近日,今年的诺贝尔奖陆续揭晓。物理、医学、化学等几大自然科学奖项再次落户几个传统诺奖获得大国。其中化学奖授予了法国女科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷和美国女科学家珍妮弗·道德纳,以表彰她们在基因组编辑方法研究领域作出的贡献。
每每到这个时刻,那个问题一定又会冒出来:为什么我们是化学大国、化工大国,却从未获得诺贝尔化学奖?
也许有人不屑于那个诺贝尔奖。但他们可能有所不知,目前国内化工产业中一批被卡脖子的技术,正是诺贝尔奖的获得者们攻下来的。
比如——
光刻胶
我国虽然已成为世界半导体生产大国,但因为涉及的技术难题众多,高级芯片用光刻胶几乎全部依赖进口。而德国科学家施陶丁格因发明了相衬显微镜解决了光刻胶的生产难题,在1953年获得诺贝尔化学奖。
光刻胶在半导体材料领域与光刻工艺紧密相关,是精细化工行业技术壁垒最高的材料,生产工艺复杂,需要长期的技术积累,其重要性十分突出。半导体光刻胶核心技术和95%的市场被美日占据,日本的JSR、信越化学、TOK、住友化学,美国的SEMATECH、IBM等。
如果说光刻机是发动机,那么光刻胶就是汽油一样的燃料,必不可少。国产高端光刻胶依赖进口的现状,在现在的国际贸易形势之下,核心技术及材料的缺失将带来整个行业的瘫痪。
2018年彩虹集团正性光刻胶项目投产
2005年以前,我国在光刻胶方面的专利申请极少,2005-2011年开始进入快速增长期,2011-2017年进入平稳期。到2019年上半年,国内申请人共申请了两千多件。中国科学院、京东方、奇美实业股份有限公司(台湾地区)占据申请量前3位,申请量分别为238件、216件、150件,另外还有几家企业,中芯国际集成电路、中国电子信息产业集团、TCL集团、台湾积体电路、华中科技大学、上海交通大学、苏州华飞微电子、友达光电。但是,总体上国内申请人仅有10%的实效专利,主要还是在研究院和高校,技术转化率待提高。
医学影像设备元器件
目前国产医学影像设备的大部分元器件依赖进口,整个产业完全掌握在外企手里。而瑞士科学家理查德·恩斯特因在对化学体系中电子转移反应理论的贡献提高了医学影像设备元器件的功能,在1992年获得诺贝尔化学奖。
中科院分子影像重点实验室团队做过一次调研显示,在传统医学成像(CT、磁共振等)上,我国最早的专利比美国平均晚20年。在专利数量上,美国是我国的10倍。这意味着整个产业已经完全掌握在国外企业的手里了,所有的知识产权,所有的原创成果,所有的科研积累都在国外,中国只占很少的一部分。更现实的情况是,在这一“赛道”中,已领先发展50年的国外龙头企业布下大量的“专利”壁垒,限制了后来者的跟随和超越。
与其在过去的传统影像上竞争,不如在新的、更前沿的影像领域直接和国外展开竞争。分子影像这条道路上,我国目前与国外齐头并进。
“分子影像”,即通过把造影剂打到人体内标记生物分子,进而看到人体内基因、蛋白等分子变化,可直接在活体上看到体内分子活动。分子影像的概念1999年才在国际上被提出,我国2002年跟进。现在在该领域的论文发表、知识产权积累、国际国内专利数量上我国跟国外差不多。
环氧树脂
目前国内生产的高端碳纤维所使用的环氧树脂全部都是进口的。而美国科学家艾伦·黑格、美国科学家艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树,因发现和发展了导电聚合物,在2000年获得诺贝尔化学奖。
扫描电镜
每年我国要花费超过1亿美元采购几百台进口扫描电镜。而美国科学家埃里克·白兹格、德国科学家斯特凡·赫尔和美国科学家威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔,因在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就,在2014年获得诺贝尔化学奖。
扫描电子显微镜(SEM),它是介于透射电镜和光学显微镜之间的微观形貌观察手段,利用二次电子信号成像的方式来观察样品的表面形态,逐点成像。仅在材料领域,就有80%的研究必须使用扫描电镜。
国产扫描电镜占据的市场份额很小(仅5%—10%),并且技术指标和国外主流有一定的差距,正是如此,我国每一年都需要从美日德等国进口上亿美元的扫描电镜。如果有一天美国以此大做文章,进行扫描电镜的制裁,那么将很大程度影响我国科研与工业领域的发展。
透射式电镜
冷冻电镜技术是国际上重大科研领域对象,而透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。令人感到遗憾的是,中国的蛋白质3D高清照片,全部依赖进口透射式电镜。目前世界上生产透射电镜的厂商只有3家,都分布在欧美发达国家,国内没有一家企业能够生产。而瑞士科学家雅克·杜波切特、德国科学家阿希姆·弗兰克和英国科学家理查德·亨德森,因在冷冻电子显微镜方面的贡献解决了透射式电镜的难题,在2017年获得诺贝尔化学奖。
锂电池隔膜
锂电池四大核心材料中,正、负极材料、电解液都已实现了国产化,唯独隔膜仍是短板。国产隔膜主要供应低端3C类电池市场,高端隔膜技术具有相当高的门槛,不仅要投入巨额的资金,还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。不得已,我国高端隔膜目前依然大量依赖进口。而日本科学家吉野彰、美国科学家约翰·古迪纳夫和英国科学家斯坦利·威廷汉,因在锂离子电池研发领域的贡献,在2019年获得诺贝尔化学奖。
发现没有,所有化学奖获奖成果都是原创发现,是从0到1的基础科学,而不是从1到10的应用科学。而且,获奖者都是经过漫长岁月才终于得到认可的。
可以想象,在一个视一夜暴富为图腾的社会,只有傻子才会甘愿坐几十年的冷板凳去研究什么基础科学,而且就算想坐也未必坐得成。
于是,有人抖起了机灵,另辟蹊径——只要组织一场会战,搞一场声势浩大的运动,再肯往里砸钱,就可以让自己的科技水平实现弯道超车。这种主张甚至一度成为一个流行的“共识”。其实稍微动一下脑子就可以发现,这样的想法有多么不科学,又是多么可笑。天下哪有这样的好事,难道那些获得诺贝尔奖的科学家们都是傻子?那些努力创造科研氛围的国家都不开窍?不管是在科研攻关上还是技术进步上,弯道超车都不是一个好的比喻,更不是一个正确的主张。
科技发展要达到先进水平,需要教育、文化、科学、人才等各方面的深厚基础和良好的体制环境及长期的探索与积累。离开这些,指望靠弯道就能超车是从根本上违背了科学精神和科技发展的规律,要么会流于空谈,要么会助长急功近利、投机取巧甚至弄虚作假等等不良作为。结果不是什么弯道超车,而是弄巧成拙、欲速不达,迷失在错误的弯路上。如果还是抱着这种浮躁的心态,还想耍个小聪明,我们的科研实力不可能有任何竞争力。让搞科研的人能够真正沉下心来,卧薪尝胆,心无旁骛地钻进他们的研究中,这才是社会应该做的。
反思一下吧,拿不到诺贝尔自然科学奖,代表我们在基础学科上的投入不够;代表我们没有多少人愿意静下心来研究学问;代表我们的教育理念可能存在某些问题;代表我们的社会价值观出现了某些错误导向。最终,代表我们还就是要被人家卡脖子。
文章来源:《中国石油和化工产业观察》杂志(作者:谢湘宁)