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勇闯创新“无人区”,做中国人的质谱仪器

2019-07-01 来源:南方杂志 作者:温柔

  “如何才能打破国外技术垄断?”早在上世纪90年代,禾信仪器董事长周振就埋下了“做中国人的质谱仪器”的初心。目前,禾信仪器不仅打破了欧美技术垄断,还让国产高端科学仪器走出了国门、走向了世界,用实践回答了初心

  ◎《南方》杂志记者/温柔 发自广州

  ◎本文责编/郭芳

  阳光扫过静谧的广州科学城,一条林荫道带着《南方》杂志记者通往广州科技企业加速器A3栋。四楼是广州禾信仪器股份有限公司(以下简称“禾信仪器”)的展示大厅,一条内容为“做中国人的质谱仪器”的标语,简洁而有力。

  禾信仪器董事长周振,被誉为中国质谱行业的领头人。就是在这里,他带领着团队成功研制出我国首台大气压基质辅助激光解析离子源飞行时间质谱仪,推出全球首台大气污染PM2.5在线源解析质谱监测系统……

  从填补空白到打入国际高端市场,身为老共产党员的周振,用实践证明了20多年前“做中国人的质谱仪器”的初心。

  勇闯创新“无人区”

  质谱仪是做什么的?相信许多人都答不上来。作为国际上最尖端的科学仪器之一,质谱仪是直接检测物质分子量或原子量的唯一手段。它被广泛应用于水质检测、土壤分析、空气质量检测、食品安全等诸多领域。

  然而直到十多年前,质谱技术在国内基本还是一片空白。中国在高端质谱仪器领域几乎完全依赖进口,这一领域“卡脖子”现象严重。

  时针拨回到2002年,年轻的周振勇敢地向这一“无人区”发起挑战。在第四届中国广州留学人员科技交流会上,周振满怀信心地介绍着自己着手研发的质谱仪。

  “谁要做质谱仪?这怎么可能呢?”业内人都清楚,这是个难啃的硬骨头,研发时间长、资金投入大,导致这一领域长久以来无人问津。

  实际上,周振的质谱仪国产化梦想诞生在更早期。上世纪90年代,作为厦门大学科仪系学生的周振,第一次接触到“金贵”的质谱仪。“质谱仪不仅科技含量高,售价也高到令人咋舌。如何才能打破国外技术垄断?”周振埋下了“做中国人的质谱仪器”的初心。

  此后,周振远赴德国吉森大学应用物理研究所学习,并先后在德国、美国的顶级科研机构担任研究人员。国外优越的生活条件,却没让他产生停留的念头:“受到老一辈科学家的影响,我出国前就想着以后一定要回来。”

  2000年,回国时机已到。周振在德国成功研制出了当时国际最高水平的高分辨垂直引入式飞行时间质谱仪,有了一次完整参与全过程研发的经历,创业之路拨动了指南针。

  就这样,周振一头扎进了创新“无人区”,几乎是白手起家,从攻克每一个零件开始。“当时几乎什么都没有,没有投资,没有人才,技术条件也不足。我们要带着工厂从单个零件的制造开始做起,市场也要自己推广。”作为周振的学生,也是禾信仪器研发总监的黄正旭将这一过程比作—“看上去是在建房子,实际上还要打地基,甚至连砖头都要自己做”。

  “自2006年以来,周振老师带领我们系统地攻克了小到200nm的单个颗粒物精确激光打击电离、正负离子质量同时检测、4GB海量数据采集及快速数据分析等多项关键技术,并取得了自主知识产权。”黄正旭介绍。

  如今,在周振的带领下,禾信仪器已经成为中国第一个规模化正向研发的专业质谱仪器制造企业。目前,企业在国内质谱领域名列前茅,并成为全球高端质谱仪供应商之一,填补了国内这一领域的空白。

  打入国际高端市场

  2017年,周振带领团队干成了一件令人振奋的大事。这一年,他将一台中国制造的在线单颗粒气溶胶质谱仪首次卖到美国市场。

  当时美国一家科研机构在全球市场进行采购,负责采购的研究人员正是这款在线单颗粒气溶胶质谱仪原理发明人的学生。“全球能做这台仪器的企业总共只有两三家,能够批量生产的只有我们一家。”周振回忆道,就这样禾信仪器拿下了高端订单,成为了“中国制造”的骄傲。

  “团队经历5年研发、3年工程化、2年市场开拓,到2014年才打开市场,整整10年时间才走出来一条自己的发展道路。”周振感慨道,“排在全球前六名的质谱仪器生产企业,占据了全球80%的市场。”周振在振奋的同时,也清醒地认识到国产仪器与国际企业的巨大差距。

  2018年10月,习近平总书记视察广东时,来到广州企业创新体验中心。周振向习近平总书记汇报,禾信仪器做出了中国人的质谱仪,不仅打破了欧美技术垄断,还让国产高端科学仪器走出了国门,走向了世界。也正是在10年前,周振拿着仅有的一台样机,向习近平畅想“要做中国人的质谱仪器”。周振用实践回答了初心。

  初心终于变成了现实,如今禾信仪器已经全面掌握具有完全自主知识产权的飞行时间质谱核心技术和全套装配工艺,连续成功开发了不同应用领域的多种质谱仪。其中,1项仪器为国际首创,1项达到国际商品仪器水平,1项达到国内领先水平,多款产品打破国际垄断。

  从2008年到2018年,这10年间,禾信的质谱仪登上雪龙号进行南、北极科考。在考察过程中,该设备在全球首次获得海洋生态在线数据。在蓝天保卫战中,禾信的质谱走航车可秒级在线监测几百种污染物,每年可为国家节约数百亿元的防治费用。

  30年的科研积累、15年的创业坚持,禾信仪器从全国行业空白起步,由4个人发展到现在300多人的团队,申请发明专利44件,授权发明专利30件,发表科技论文近200篇。

  解决创新“卡脖子”

  在禾信仪器的展示大厅里,两大类工程化的仪器—PM2.5在线源解析质谱监测系统、高时空分辨VOCs走航检测系统摆放其中。据禾信仪器总经办主任蒋米仁介绍,这些质谱仪的主要核心部件完全实现国产化。

  如此高的国产化率离不开周振的提前布局。在周振看来,解决创新“卡脖子”的关键,在于创新产业链条的不断完善。

  创业初期,企业需要一种绝缘材料,制造商竟做成导电的,结果测试结果严重偏差;质谱仪的零部件需要表面非常光滑,比头发丝细1/10的划痕都不行,但厂商屡屡发生“划痕事故”……

  当时,国内没有专业的质谱产业企业,周振也正是从那个时候开始有意识地培训带动上游企业。“我们办的是‘企业+学校+研究院’,要兼顾人才培养、成果转化和产业化全链条环节。”周振笑称。

  “我们将创建粤港澳大湾区高端科学仪器创新中心,在10年内实现每年100亿元的产值规模,其中包括培育四五十家仪器制造企业,二三十家核心零部件企业。”怀抱国产化的情怀,周振将带领企业走上一条“政产学研用金”的完整链条。

  “我们将新建6个创新平台:产业研究院、技术研究院、企业孵化器、人才培养基地、应用示范中心、科普教育平台,汇聚港澳及国内优势资源,实现高端科学仪器产业集聚。”周振对此感到十分振奋。

  周振坦言,未来,企业将继续在质谱领域深耕发展,做中国人的质谱仪。

  “在质谱研究领域,欧美发达国家已经有110年的历史。现在,我们跟国外最先进的技术差距还有五六十年。”周振希望,未来十年内,企业在细分领域进入全球前八,并建立质谱仪的生态圈、产业链。

网编:陈冰青

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