怀柔崛起顶级纳米科技中心

李焱

不用佩戴多余的设备，随着脚步踏动，脚下的鞋就能自己发电，支持鞋子内置的传感器进行运动监测、老人少儿健康监护；将一块“人体电池”植入体内，肌肉驱动产生的电流就能将人体内的生物机械能转化为电能，大大延长植入式电子医疗器件的使用寿命……

建筑规模10万余平方米、承载上述最新科技成果的中科院纳米能源与系统研究所园区在北京怀柔破土动工，瞄准全球纳米能源科技原创基地与科研中心，2018年建成后，这里将成为集研发、展示、交流、产业转化等于一体的国际一流纳米能源全球创新中心，打造国际顶尖的微纳科技成果转化试验田。

国际一流纳米能源研究所落户

9月29日上午，“中国科学院北京纳米能源与系统研究所科研进展汇报、合作签约暨园区建设项目开工仪式”在北京市怀柔区怀柔新城13街区项目现场举行。

北京市人民政府副秘书长刘印春，中国科学院北京分院副院长李静，北京市怀柔区常务副区长朱家亮，中关村发展集团股份有限公司董事长许强，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林等200余人出席合作签约和项目开工仪式。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所园区建设项目是北京市为落实与中国科学院联合引进王中林“顶尖千人”创新团队，共建纳米能源与系统研究所而设立。根据北京市建设全国科技创新中心的整体规划，项目选址于怀柔雁栖经济开发区，规划用地面积为4.47万平方米，总建筑面积为10.79万平方米。

纳米能源作为一个超新的学科领域，以其原创的概念、变革性技术的发展和广阔的应用空间在短时间内就引起了全球科学家的关注。

2007年，王中林首創提出了压电电子学的技术理念，并在不久后被美国麻省理工学院主办的《技术评论》杂志评选为十大创新技术之一。然而，缺钱、缺地、缺设备、缺园区配套，一项技术从实验室到市场，途中遭遇的难题比人们想象中多得多。单就资金这一项，要想让纳米能源技术产业化，所需的投资上亿元都打不住。而这样的规模，加上长达数年的回报期，社会投资很难下得了手。

面对重大科技创新成果转化的“市场失灵”，政府果断出击。2014年11月，北京中关村微纳能源投资有限公司正式成立，由中关村发展集团代持北京市重大科技成果转化和产业化统筹资金数千万元，与怀柔国资公司共同组建微纳能源公司，并开始中科院纳米能源与系统研究所园区的设计与建设。服务于科研成果转化、开发建设、金融投资和运营服务——这个新成立的园区及其背后团队，好似王中林科研团队的“经纪人”团队，为其解决项目产业化落地中的各种后顾之忧。

为加快北京建设成为全国科技创新中心的步伐，北京市和中科院的各级部门在纳米能源所筹建过程特别是园区建设中给予大力支持。

据了解，园区将耗资10亿元，以纳米能源与纳米系统核心技术为研发目标，在压电电子学、纳米发电机等领域展开研究，以自驱动微纳系统等重大核心技术为基础，探索其在传感网络、健康医疗等领域的应用。

按照规划，建成后的6.25万平方米的科研办公区可容纳纳米能源所的科研人员约900人，部分实验室按照实验工艺要求设置净化区，其中光刻间及电子束曝光间为百级净化。2.32万平方米的中试及产业孵化区将汇聚培育纳米科技及新能源、新材料的前沿创新创业企业及产业链上下游服务企业，打造国际顶尖的微纳科技成果转化试验田。2.22万平方米的研究生公寓为学生和访问学者提供了生活配套。项目建成后将成为集研发、展示、交流、产业转化等于一体的、国际一流纳米能源全球创新中心。

纳米能源技术惠及百姓

记者了解到，园区的建成将让基于纳米技术的科技加速进入百姓的日常生活。

“传统的材料和发电技术，只能利用高频的机械运动能量并转化为电能，而像人体心脏跳动、血液流动、汽车行车震动这种低频的机械运动，要想将其转化成电能并且加以利用，只有纳米能源技术、压电电子学能够实现。”纳米能源所首席科学家、中科院院士王中林说。

或许很难相信，汽车尾气也能够“自我净化”。通过纳米能源相关的摩擦发电技术，这个天马行空的想法已经实现并将在不久后应用于市场。在园区启动现场展出的“摩擦电汽车尾气过滤”设备，就能够利用汽车尾气中气流的动能、行车时震动产生的机械能形成高压静电场，实现对汽车尾气中纳米、微米级别的微小颗粒物的有效吸附。目前，这种能够高效净化尾气的产品正计划进行小范围市场示范应用。

据悉，在中国科学院和北京市的大力支持下，纳米能源所的科研工作取得了快速的发展。截至目前，已经发表了452篇学术论文，其中第一单位论文156篇，平均影响因子超过9；申请了251项中国专利，其中220项为发明专利，为配合后续产业化申请了31项实用新型专利；78项专利申请已获得授权，对于重要的技术提交了25项PCT国际专利申请。

尤其在空气净化系统应用、自供能鞋用传感系统、自驱动尾气颗粒物净化系统、植入式纳米能源、自驱动植入式医疗器件和高安全性电子签名系统等方面取得显著成效。

例如，在空气净化系统应用中，基于摩擦纳米发电机的空气净化系统，可以有效去除空气中的粉尘、颗粒物、以及吸附在颗粒物上的大肠杆菌、葡萄球菌等有害物质，具有不产生臭氧、风阻小、能耗低、无需更换耗材等优势。改善了城市的空气环境，提升了人民的健康水平。

另外，在自供能鞋用传感系统中，利用摩擦纳米发电机，将人体行走的机械能转化为电能，利用这些电能，可以实现即时的发光或发热；同时，此部分电能可通过集成电路供给后端的传感器，再通过蓝牙通信模块与智能终端连接，从而形成一套自供能健康监测系统。

此外，在高安全电子签名系统中，基于压电光电子学效应和复合微纳加工技术，首次研发出高分辨率、三维大规模压电发光二极管阵列器件，可同时记录施加应力的二维形状、每个像素点的力度，以及外力在不同像素点之间移动的速度，实现思维识别，显著提高了电子签名的安全性。

助力打造怀柔科学城

市政府副秘书长刘印春强调，纳米科技等新材料技术与信息技术、生物技术共同构成了当今世界高新技术的支柱。尤其是纳米科技，正以一个战略性新兴产业在崛起。随着在信息、能源、环境、生物医药等领域的应用研究日趋成熟，纳米科技逐步展现出广阔的商业前景。

“纳米能源所的建立让中国，尤其是北京在该领域的发展取得了先机。经过4年多的努力，纳米能源所在学术研究上已经形成了具有国际引领地位的创新策源地，同时在应用技术方面也已经布局攻关，争取让该领域的首个产业化项目落地北京，为首都的发展做出贡献。怀柔园区的建设将为纳米能源所未来的科研创新和产业孵化进一步提供有力的保障和支持，让纳米能源科技起航怀柔、引领世界。”王中林如是说。

前不久，郭金龙书记和王安顺市长在北京市科技创新大会上强调，北京建设全国科技创新中心，一定要扎实推进中关村科学城、怀柔科学城、未来科技城建设；要把三大科技城建设放到科技创新全局的突出位置，形成标志性、示范性效应。

9月28日召开的“十三五”时期院市合作推进全国科技创新中心建设座谈会议上，北京市和中科院签订了“十三五”时期院市合作行动计划和共建怀柔科学城合作协议书。相关领导表示未来将集聚全球高端创新资源，围绕构建高精尖经济结构，打造世界知名科学中心，将北京建设成为具有全球影响力的科技创新中心。

与中关村科学城聚集国内顶尖高等院校、未来科技城打造央企国企研发总部不同，怀柔科学城更注重基础科学研究，将打造成类似于隆德、格勒诺布尔、布鲁克海文和筑波的基础科学研究重鎮。国家在“十二五”期间确定了16个国家科学研究的基础设施，其中有3个要落户怀柔，包括高能同步辐射光源、综合物质极端条件、地球系统数值模拟装置。目前3个装置报建手续均稳步推进。这三大科学装置将以北京雁栖经济开发区为基础与依托，在怀柔拔地而起。怀柔科学城未来不仅是产城融合、职住合一这么简单，它带给了怀柔巨大的想象空间。

刘印春指出，北京市提出纳米科技和产业的发展目标，是要力争在2025年形成在全球纳米领域全面领跑的战略格局。一方面要有大量世界一流或者领先世界的研究成果涌现，另一方面有大量高水平的科研成果转化为产品。

纳米能源与系统研究所的开工及研究工作的开展，将共同推进纳米能源技术的转移转化和产业化工作，有助于加快技术创新，促进创新成果共享。同时，也将吸引全球更多的纳米高端产业聚集北京，落户怀柔，助力打造怀柔科学城，推动北京攀上世界科技巅峰。