1月10日下午，加州大學伯克利分校楊培東院士在蘇州工業園區開講啦！這場關於“材料科學前沿技術和應用前景”的長達90分鐘的新年演講報告，內容豐富，觀點出彩，吸引了園區和全國各地近400位納米人、材料人前來聆聽。
楊培東院士此次演講由江蘇省納米技術產業創新中心傾力推出，蘇州工業園區科技和信息化局局長許文清現場主持。楊院士以《新時代，新材料，新能源》為主題，介紹了納米科技進步給能源、材料領域帶來的產業機會，並結合自己的研發成果為納米技術產業化指明瞭一些方向。
我們梳理、提煉出楊院士這場新年演講中的三個精彩論述，以饗讀者。
新能源汽車下個十年趨勢是氫能源汽車
納米催化劑是關鍵突破點
目前新能源汽車的熱點是以特斯拉為代表的電動汽車，但其在中國的推廣並不能真正減少碳排放，這與中國電力結構來源於化石燃料（煤炭）的比例過高有關。接下來十年的趨勢將會是可以做到零碳排放的氫能源汽車。氫能源是真正的綠色能源，零碳排放使氫能源汽車更有優勢。
發展氫能源汽車，最關鍵的是燃料電池技術。氫燃料電池陰陽極都需要催化劑來提高反應速率，目前瓶頸在於鉑基催化劑的昂貴成本，且傳統制氫方式產生的CO會“毒化”催化劑使之失效。因此，開發高效（納米結構）、穩定（不被CO毒化）、低價（取代高價鉑金）的新一代催化劑是關鍵突破點。在中國，尤其是北方，由於空氣中硫含量較高，會影響氫燃料電池的壽命，因此開發抗硫毒化的納米催化劑也會帶來新的機會。
氫能源汽車將引領整個行業的發展，包括制氫，儲氫，用氫，可以說氫能源產業將迎來一個發展的大好機會。國家十三五規劃也已將氫能源列入重大項目進行攻堅。目前，製備氫的技術已相對成熟，高效穩定的催化劑技術也正在大力開發，氫能源汽車即將迎來高速發展期。
人工光合作用可實現遠高於植物的轉化效率
將助力“火星殖民計劃”
比零碳排放更進一步的是未來要達到碳循環的平衡，人工光合作用是實現這個目標的一個有效途徑。楊院士在伯克利的團隊經過十幾年研發實現了太陽能到化學能的轉化驗證，2014年真正實現了第一代人工光合作用轉化，轉化效率與自然界植物處於同一水平。經過幾年優化，如今可以達到8-10%的轉化效率，遠高於自然界的植物。
這是納米材料在能源方面的重要應用。光化學二極管一步一步把整個系統集成到一起，高比表面積的半導體納米導線和催化劑建立聯繫，更為穩定的無機納米催化劑逐漸替代生物催化劑，這些都加快了人工光合作用的轉化過程，使高效利用太陽能成為可能。
人工光合作用經過多年發展證明是可行的，效率和穩定性會不斷提升，它同時解決了能量轉換和存儲的難題，生成的產物如乙酸是很好的化學中間體，可以做燃料、藥物、化學品，甚至做肥料，對整個化學工業將帶來重大影響。人工光合作用的產物可作為下一代可再生能源進行大規模應用。
這項劃時代的成果不僅能解決地球上的二氧化碳問題，也可以解決外太空居住所需氧氣、食物、能源供應等問題。這項技術不僅可以做二氧化碳還原，還可以做氮氣還原，將氮氣固定下來做肥料。
2016年，楊培東院士曾受邀參加美國白宮的活動，講到人工光合作用。時任美國總統的奧巴馬宣佈，30年以後人類要登陸到火星上去。埃隆•馬斯克的“火星殖民計劃”更是宣稱最早2024-2025年實現。這需要在火星上建立光合中心，實現人工光合作用，為登陸火星的人類提供生存必需的化學環境。目前美國宇航局（NASA）已經在伯克利成立太空生物工程應用中心（CUBES），楊院士團隊全力參與研發，助力人類深太空探索。
納米技術促進產業變革
光電顯示、廢熱發電帶來新應用
納米技術的發展帶動並促進了諸多產業的變革與創新，也使得納米材料的應用領域得到不斷拓展。除了氫能源、人工光合作用等，納米材料在光電顯示、廢熱發電等方向上也有重要應用。
楊培東院士在美國共同創立的第一家公司Nanosys Inc，將製備的量子點應用在顯示領域，目前已批量供應給三星的量子點電視，領銜全球市場。隨著規模的擴大，價格的走低，未來量子點電視與平板電視、OLED電視、激光電視都將佔有一定的市場份額。
楊院士開創的硅納米導線則在鋰電池電極添加劑方面得到了大規模應用；同時在廢熱發電方面，未來在如發電廠、鍊鋼廠廢熱，甚至汽車排氣孔附近的廢熱都具有巨大的市場空間。
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