上海科技獎:高度 速度 厚度 濃度

上海正在加快建設具有全球影響力的科技創新中心,搶佔科技創新戰略制高點,提升上海創新“高度”,打通體制機制瓶頸障礙,加快上海創新“速度”;厚植科技創新人才優勢,夯實上海創新“厚度”;打造更優創新創業生態,提高上海創新“濃度”,努力為我國建設世界科技強國做出新的更大的貢獻。


C919大型客機首飛,墨子號衛星上天,Panda X項目順利開展,張江實驗室作為張江綜合性國家科學中心的核心力量和基礎支撐正式掛牌,上海超強超短激光實驗裝置(SULF)正式開工建設……

過去的一年,上海致力於服務國家戰略需求,在諸多重大科技項目的研發上引領了全國之先,甚至居於世界的領先地位。3月23日,2017年度上海市科學技術獎勵大會在上海展覽中心友誼會堂召開,隆重表彰為上海科技事業和現代化建設做出突出貢獻的科技工作者。

其中林國強、王曦獲得上海市科技功臣獎;孫毅、庫爾特·赫爾曼·維特里希獲頒上海市國際科技合作獎;另有包含自然科學獎、技術發明獎、科技進步獎在內的268項獎項頒出,總計授獎272項(人)。

創新是引領發展的第一動力,上海正在加快建設具有全球影響力的科技創新中心,搶佔科技創新戰略制高點,提升上海創新“高度”,打通體制機制瓶頸障礙,加快上海創新“速度”;厚植科技創新人才優勢,夯實上海創新“厚度”;打造更優創新創業生態,提高上海創新“濃度”,努力為我國建設世界科技強國做出新的更大的貢獻。

科技功臣功不可沒

作為我國手性科學領域開拓者之一,75歲的著名有機化學家林國強院士一直專注於手性基礎研究,致力於在微小的分子水平上設計並構建出精妙的分子結構,並實現宏觀上的奇特功能。

說得通俗一點,世界上有種分子,它們長得就像左手和右手,看起來一模一樣,卻無法重疊,它們各自的化學作用也並不相同。在手性藥物中,往往只有一隻“手”的分子有藥效,而另一隻“手”不僅無效,甚至還有毒副作用。林國強研究的,就是在分子合成過程中,儘量只產生人們需要的那隻“手”。

“基礎研究不僅要漂亮、深刻,更要為社會所用。”林國強喜歡看到自己的科研成果和知識變成產品造福社會。

吉西他濱原先是進口抗腫瘤藥。林國強發現,只要對其生產工藝稍作改動,就能大幅降低成本,提高產量和純度。他將專利“新型抗癌藥吉西他濱重要中間體新合成工藝”以20萬元的價格轉讓給豪森藥業,如今相關藥品的銷售總額已突破60億元!

抗高血壓藥“氨氯地平”、抗風溼藥艾拉莫德、抗腫瘤藥硼替佐米……林國強不斷積累,發展起了手性分子全合成的技術平臺,被國內外手性有機化學同行廣泛採用。12項專利轉讓,取得經濟效益超過80億元。

林國強發展的“林雙烯配體”、手性胺的合成及金屬催化的不對稱串級一步成雙環反應等,都得到了國際同行的高度認可;他的著作《手性合成》被認定為國際手性化學領域的經典之作。

“當中國教授千方百計將學生送到國外諾貝爾獎得主的實驗室深造,也有諾貝爾獎獲得者卻有意送學生來林先生實驗室從事研究。”上海有機所黨委書記胡金波說。

2003年,2001年諾貝爾化學獎得主、日本學者野依良治推薦學生到林國強實驗室做博士後,推薦信提到:“我的學生大多去了美國和歐洲,但我更願意看到他們去中國,因為在不久的將來,中國在亞洲的科學領域中將會起到重要作用。”

在中國的手性合成及催化領域,林國強更是受學界敬仰的先驅之一。他的《手性合成》已出版到第五版,連續13年作為專業教材。由於該領域的飛速發展,4年前,林國強決心重寫此書。這如同把一座大廈推倒重建,對已年逾古稀的林國強而言任務艱鉅,但他卻義無反顧。

更讓人欽佩的還在於,林國強院士不僅樂於提攜青年科技才俊——三位年輕的中國科學院院士——麻生明、丁奎嶺和唐勇,都是當年林國強在所長任上引進的青年才俊。他還非常熱心科普活動,多次面向廣大青少年分享科學理念。

32歲從德國學成回國,35歲研發出高端硅基材料SOI並實現產業化,打破了國際禁運;40歲獲得國家科技進步獎一等獎;43歲當選中國科學院院士,成為當年最年輕的新聘院士;52歲當選上海市科技功臣……

中國科學院上海微系統與信息技術研究所所長、著名材料學家王曦思維敏捷、語速飛快。一段今非昔比的經歷,令他感慨萬千。幾年前,王曦來到法國硅片生產公司Soitec想進行考察,沒想到對方卻只讓他在門口留影;2016年,他卻被隆重地迎進了貴賓室——由王曦擔任董事長的上海硅產業投資有限公司收購了該公司14.5%的股份,成為該公司的並列第一大股東。幾乎同時,王曦還拍板收購了另一家生產SOI材料的芬蘭公司。“他總能在市場前景還不明朗的時候,就敢於拍板。後來事實也會證明,他是對的。”與王曦合作過的人,無不佩服他勇於擔當的氣魄和決斷力。

SOI是一種特殊的硅片材料,用它做成的芯片,不僅速度可提高35%,能耗還降低了70%,並可適應太空輻照等惡劣環境,還是下一代集成電路芯片——硅光芯片的核心材料。早在2006年,王曦就研發出了高質量的SOI,並初步實現產業化,然而直到今天,應用之路還十分艱鉅。材料是基礎,但僅僅解決材料供應還不夠,十幾年來,王曦不斷致力於為SOI構建產業生態系統:為國家提供宇航級SOI材料、發展硅基光子學、推動可能支撐中國集成電路產業實現“彎道超車”的12英寸FDSOI芯片工藝發展……王曦相信,這都將為中國未來站上世界集成電路產業的戰略制高點鋪下堅實的臺階。因為他的戰略性思維和前瞻眼光,上海的集成電路產業搶佔了戰略制高點。

王曦說,追求“市場化手段解決國家戰略需求”應該是科學家的最高境界。2014年,王曦成立新昇半導體科技公司,佈局12英寸大硅片生產。當時市場前景不明朗,他和中芯國際創始人張汝京為5億元融資幾乎跑斷了腿。嚐到融資之痛的王曦,推動成立了硅產業集團,致力於為中國自主可控半導體材料產業發展解決資金短缺的燃眉之急。隨後,王曦又成立硅產業投資公司,整合資源,改變國內硅企業小而散的境況。

2015年,王曦主導創建了上海微技術工業研究院,將基礎研究、工程平臺和資本運作的力量有機結合起來,發展起“三位一體”協同創新體系。研究院的模式成為上海市18個功能性創新平臺的模板,還將被國家工信部用於2025中國製造的功能性平臺——國家級傳感器創業中心。

去年5月起,王曦又面臨了新的挑戰,出任張江實驗室主任,籌建國家實驗室。王曦說他希望為科學家創造一個可以心無旁騖實現各種想法的平臺,探索更多科研體制機制的創新,讓科學家肆意“瘋狂”,而不用為其他的事情操心。

兩位科技功臣的科研工作是上海科技工作的一個寫照,體現孜孜以求、潛心研究、只爭朝夕的上海精神,體現了基礎研究工作對應用研究和產業轉化的強大支持,前者是後者的強大源泉和基礎,同時也展現了創新產業鏈的不斷完善,使得創新成果的轉化過程變得越來越暢通。

青年獲獎人才佔比高

2002年諾貝爾化學獎得主庫爾特·赫爾曼·維特里希創建了上海科技大學首個核磁實驗室,美籍華人孫毅極力促成同濟大學與美國加州再生醫學研究院聯合組建“中美幹細胞研究中心”,提升了上海市在幹細胞與再生醫學研究領域的國際國內影響力。

要增進上海科技創新的全球影響力必須主動融入全球創新網絡,除了廣泛吸納國際創新人才之外,近年上海接連推出的人才政策“20條”“30條”,建立起了覆蓋科研事業全週期、兼顧普遍支持與重點培養、統籌國內外人才來源的完整人才支持體系,尤其重視青年科研人員的培育。

近年新產生的兩院院士中,上海院士的整體年齡都是較為年輕的。在2017年自然科學獎、技術發明獎、科技進步獎的所有268名第一完成人中,年齡在50歲以下的中青年科學家佔到了總數的57.8%,40歲以下則有17.9%。獲獎項目的所有完成人中,對應比例則達到了77.2%和44.3%。

獲得技術發明一等獎的“架空輸電線路智能化關鍵技術及裝置”和“極端環境下機器人探測裝備關鍵技術創新與應用”的兩位第一完成人劉亞東和蒲華燕(女)年僅35歲,是2017年度高等級獲獎項目第一完成人中最年輕的兩位。另外,女性科技工作者的表現也可圈可點,在三大獎的所有完成人中,共有女性467人,佔比26.1%,比上一年度20.7%有明顯增加。268個獲獎項目的第一完成人中女性有35位,佔15%。

打通五關飛天圓夢

飛機作為現代工業文明的皇冠,一直以來都是製造業追求的最高目標,全世界目前也僅有波音、空客公司和俄羅斯、巴西、加拿大等少數國家有能力生產。2017年5月5日14點,我們期待已久的C919在浦東機場第四跑道成功起飛,圓了我們幾代人的大飛機夢,是我國現代工業及航空科技新的里程碑。

2017年度上海市科學技術獎勵大會上,由中國商飛上海飛機制造有限公司牽頭完成的“大型客機機體數字化裝配關鍵技術及集成應用”項目,獲頒上海市科技進步獎一等獎。

飛機機體結構剛性弱,易變形。多數疲勞裂紋發生在裝配連接處,因此,機體裝配是確保飛機安全的前提和基礎。中國商飛上海飛機制造有限公司製造總師姜麗萍是此次獲獎項目的第一完成人,她指出,C919 大型客機的裝配存在著五大困難:

一、C919 飛機需組裝6萬多個零件。零件製造偏差向部件、全機累積,最終會導致產品質量問題。如何進行公差合理分配、偏差控制,非常困難。

二、C919 採用複合材料和鋁鋰合金等新型輕質材料,飛機裝配需制百萬個孔,復材易產生劈裂、毛刺、分層等質量問題。鋁鋰合金易產生微裂紋,導致疲勞壽命低。裝配製孔工藝難。

三、 C919 設計服役週期為 80000 飛行小時/25 個日曆年,同等疲勞壽命下,鋁鋰合金要求更小的干涉量範圍,僅為傳統鋁合金的六分之一。鉚釘干涉量精確控制難。

四、C919 機體尺寸大,全機長 38.9 米,翼展 35.8 米,全機 高 11.95 米。其大部件對接過程中,一方面,跨尺度測量精度難保證,另一方面,蒙皮厚度薄,弱剛性結構裝配易變形。大尺寸部件對接困難。

五、C919 已有 815 架訂單,要求低成本、高效率、高質量製造。裝配線集成開發難且需解決多產品混線生產等難題。

“通用設備可以進口,但裝配工藝與集成技術無法引進,柔性化機體裝配生產線建設受制於人,關鍵工藝技術的自主攻關是必由之路!”姜麗萍說。

經過5年的關鍵技術攻關,我國終於突破了國外技術壁壘,建成了國內首條民機機身柔性、高精度、自動化裝配線!

在經歷了數不清的測量和實驗後,姜麗萍團隊提出剛柔混合結構偏差分析方法,開發出數字化裝配偏差仿真分析系統,計算機上的數字仿真與實際裝配結果一致性超過98%,仿真速度提高一個量級,大大降低了裝配偏差。

原本需要手工鉚接的工序也被自動化機械所取代。他們發明了鉚接干涉量估算方法,在不破壞材料的情況下可對干涉量做出預測,建立符合材料制孔質量監控體系,自動制孔合格率達到100%。

由於飛機零件多樣且形狀複雜,長期以來,飛機由工人們手工完成裝配。姜麗萍回想起大飛機裝配的場景仍然動容:地面上的工人們用眼睛死盯要鉚接的鋼板是否對齊,鋼板旁邊的工人完成孔位、制孔、送釘、施鉚等多個步驟。而現在,數字化的飛機裝配車間是這樣一幅場景:各個裝配工位上,激光跟蹤儀與自動定位器合作“親密無間”,它們傳來各部件的各項信息,工程數控系統完成自動制孔,自動引導運輸車在各部件間穿梭。

5年艱苦卓絕的技術攻關,換來中國航空協會鑑定專家一致表示,項目總體成果達到國際先進水平,部分達到國際領先水平。項目形成了首套我國民航總局適航部門認可的民機工藝規範,探索出的裝配過程中採用的設備、工藝參數、過程控制方法、質量檢測方法、人員資質等要求,已成為我國民機機體裝配的製造依據。

目前,項目創新成果已擴展應用於ARJ21新支線飛機的批量生產,大大縮短了裝配週期;項目更推廣至西飛、哈飛、成飛、沈飛等航空主機廠,為其自動化生產線的建設與自動化鑽鉚的實施提供了有力支持;與此同時,還培育了國內多家結構件供應商,形成了C919不同部件的生產線,全面提升了配套產品的質量,提升了國內民機產業的整體制造水平。

在後續型號的研製過程中,上海飛機制造有限公司將持續跟蹤機體結構數字化裝配線的發展方向,加快研究與實施生產線智能化改造和元器件國產化,推動製造裝配轉型升級。


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