深讀 | 挑戰極限，叩開未來產業大門

東南網2月9日報導（福建日報記者 李珂 文/圖）

核心提示

近期發佈的2024年度福建省科技獎榜單上，廈門大學廖洪鋼與福州大學王亞雄兩位教授的故事頗為亮眼。一位在納米世界「鑿壁偷光」，讓中國原位電鏡技術躋身前沿；一位在零下40攝氏度的極寒中，成功「喚醒」氫燃料電池。他們分屬微觀與宏觀不同領域，卻憑藉三把相似的「鑰匙」，打開了原始創新通向未來產業的大門。

第一把「鑰匙」是敢闖敢試的自主創新。廖洪鋼團隊用15年，從零搭建自主系統，推翻百年認知；王亞雄團隊直面產業痛點，攻克氫燃料電池動力系統能耗高、操作參數調控粗放、低溫環境適應性差等行業瓶頸。

第二把「鑰匙」是久久為功的堅守精神。無論是經費枯竭時的堅持，還是成果空白期的埋頭鑽研，他們都詮釋了「甘坐冷後備、敢啃硬骨頭」的科研本色。

第三把「鑰匙」是立足產業的轉化自覺。廖洪鋼創辦企業，讓高端儀器實現國產替代並走向世界；王亞雄通過產學研合作，3年直接帶動產值超16億元。他們共同實現了「科研—產業—反哺科研」的良性循環。

這兩條並行的科研軌跡清晰表明：面向國家重大需求，以十年磨一劍的定力實現自主突破，並深度融入產業生態，才是通向科技自立自強、催生未來產業的關鍵。他們的故事，遠不只獲獎。

廖洪鋼：在納米世界點亮一盞「中國燈」

2025年末，一項來自福建的科研成果，再次定義了人類觀測世界的極限。廈門大學廖洪鋼教授團隊憑藉「原位電化學電子顯微系統」，榮獲2024年度福建省科技進步獎一等獎。該系統不僅突破了傳統電鏡只能在真空條件下觀測靜態樣本的局限，更標誌著微觀科學研究正式由「拍照」邁入「錄像」時代。廖洪鋼對此總結道：「我們讓電鏡‘看見’了液體中動態的反應過程。」

作為最早一批開展原位液體透射電鏡研究的拓荒者之一，廖洪鋼團隊的探索始終具有賽前分析性。從博士和博士後工作階段就開始進入原位液體電鏡研究的探索，完成了原位液體透射電鏡的開創性研究，相關成果於2012年、2014年兩度發表於《Science》期刊，被評價為「顛覆認知」。2023年，他們利用自主研發系統，在國際上首次於原子尺度觀測到鋰硫電池中獨特的「電荷存儲聚集反應」，成果發表於《自然》期刊，併入選當年「中國科學十大進展」。該突破不僅揭示了電極界面反應的微觀實景，也讓原位液相透射電鏡技術重回學術聚光燈下。

走進廈門大學化學化工學院、表界面化學全國重點實驗室，沒有科幻感，只有儀器管線與科研日常。銀白色「原位樣品杆」靜置台上，劃痕記錄著千百次調試。廖洪鋼教授身著白大褂，正俯身操作電子顯微鏡。屏幕上是黑白灰色的微觀世界，鋰硫電池界面的一些離子正以特殊的方式運動。「這就是證據，和我們以前想的不一樣。」他平靜地說著，像在介紹一位熟悉的老友、一件平常事，這是多年與微觀世界打交道養成的沉穩。

故事的起點在2005年。當時，還在廈大讀研究生的廖洪鋼在實驗中發現，一些納米顆粒並沒有長成理論預測的標準形狀，反而像五角星或花朵。一個念頭冒出來：能不能用電鏡「看」到它們動態的生長過程？這個想法在當時遭到幾乎一致的否定。傳統電子顯微鏡必須在高真空下工作，觀測的樣本是乾燥、靜止的「死物」。想在液體或氣體環境中看原子分子「現場直播」化學反應？主流觀點認為這不可能，甚至有些「異想天開」。

但廖洪鋼選擇了一條更難的路：不買國外的現成設備，而是自己研發一套全新的系統。這份決心，部分源於廈大化學學科強調「自主研發儀器」的傳統，也離不開孫世剛院士等前輩的支持。他記得，在早期攻關的某個深夜，他們終於在屏幕上首次清晰地捕捉到了納米晶體生長的動態過程。那束微弱的光，照亮了前路。

真正的挑戰在於把原理變成可靠的工具。其中，最大的難關是一種核心部件——原位芯片。它要在幾平方毫米的矽片上，用僅10納米厚的氮化矽薄膜製造一個「窗口」，既要能密封液體、承受反應，又要薄到能讓電子束穿透、實現原子級成像。相關工藝技術被國外公司掌控。

2015年，廖洪鋼全職回到廈大，並創辦了廈門超新芯科技公司，目標就是將技術產業化。首要任務就是攻克芯片的封裝工藝。他和團隊在半導體加工車間里泡了數個月，反復調試參數，死磕每一個密封細節。最終，他們做出了性能達標的10納米氮化矽原位芯片，解像度達到原子級，而成本遠低於國外產品。

有了「眼睛」，才能看見前所未見的世界。他們將目光投向鋰硫電池，這是一種潛力巨大但問題也多（如壽命短）的下一代電池技術，其內部反應過程一直是個「黑匣子」。2023年，利用自主研發的設備持續數月的密集觀測和分析，他們發現了全新的「電荷存儲聚集反應」機制。這個發現不僅改寫了教科書，更重要的是，為未來設計性能更好的電池提供了確鑿的理論指導。科學發現的價值，最終要落到解決實際問題上。

創業之路並非坦途。2016年公司剛起步時，購買設備和研發投入巨大，很快耗盡了資金。2019年更是陷入絕境，連實驗室的研究都難以為繼。轉機出現在一次偶然的機會——團隊參加央視的創業節目，由此獲得了1500萬元的天使投資，加上廈門市「雙百計劃」的支持，才渡過了難關。回顧這些，廖洪鋼覺得，科研就是這樣，沒有捷徑，只能一步一個腳印走下去。

20年的堅持，換來了從基礎原理到核心設備再到重大科學發現的完整閉環。榮譽是對過去的總結，而廖洪鋼團隊想得更遠：如何讓這項技術創造更大的價值？

如今，他們自主研發的原位電鏡系統，已經不僅僅是自己課題組探索未知的工具。靠著自主研發的核心技術，廈門超新芯科技公司的產品已覆蓋科研芯片、集成測量系統等10多個系列，在國內外上百所高校和科研機構得到應用，服務於材料、化工、生物等多個領域，累計實現了過億元的產值。他們還與德國蔡司這樣的行業巨頭合作，共同推出了全球領先的納米分辨液體原位電化學掃瞄方案。中國的原創技術，正在成為世界科研基礎設施的一部分。

更值得稱道的是，他們摸索出了一條「科研—產業—反哺科研」的獨特路徑。公司研發的最新設備，總是第一時間安裝在廈大自己的實驗室，用於挑戰最前沿、最高難度的科學問題，接受最苛刻的檢驗，而科研一線在使用中產生的所有新需求、遇到的所有新問題，又會迅速反饋給工程團隊，驅動產品快速迭代升級。科學探索與技術創新，在這裏形成了互相滋養、彼此加速的良性循環。

作為在廈大從本科讀到博士再回到這裏任教的科研人，廖洪鋼也將這種務實求真的作風傳遞給了學生。他常對學生說，實驗數據是科研的根本，要尊重數據，要讓數據自己說話，決不能浮於表面、追求虛名。

臨近春節的廈門街頭已掛起燈籠，洋溢著節日的氣氛。而實驗室里，燈光依舊明亮。廖洪鋼和幾名研究生還圍在電鏡前，低聲討論著屏幕上那些常人難以理解的跳動軌跡。探索微觀世界永無止境。納米尺度上，每一次微小的突破，都在拓展人類認知的邊界。這束自廈大實驗室亮起的光，如今正照向更遠的地方。

王亞雄：在冰天雪地「喚醒」氫燃料電池

2025年歲末，37歲的王亞雄手握福建省科技進步獎一等獎證書。這位福州大學的學者深知，獎盃的重量遠不及肩頭那份關於未來的責任——讓氫能技術從實驗室走向廣闊天地。

他的實驗室里，停放著一輛學生們親手打造的電動無人方程式賽車。屋頂上，一套自主研發的「光儲氫綜合能源系統」悄然運轉——光伏電能驅動著實驗室的日常，餘電或被儲存，或被用於電解水製造「綠氫」，而這些氫氣又能通過燃料電池再度發電。這個充滿未來感的場景，源於十年前一個關於「清新空氣」的選擇。

2016年，在國外完成氫燃料電池技術研究的王亞雄決定回國。福州大學機械學院的誠意打動了他——「我投出簡曆後，學院當天就回覆了我。」學校提供的「旗山學者」計劃，為他搭建實驗室提供了最初的柱蠆式。

起步階段異常艱難。「2018年，我們一篇論文都發不出來，項目申請也屢屢受挫。」但團隊沒有放棄，繼續在新能源動力實驗室里埋頭鑽研。轉機始於與產業需求的深度碰撞，在學院老一輩科學家，尤其是張培林教授的指引下，王亞雄帶領團隊走出象牙塔，尋求企業合作。「必須解決產業中的真問題，閉門造車是不行的。」

這種理念很快轉化為具體的合作實踐。團隊先後與福建雪人集團股份有限公司合作國家重點研發計劃課題、與福建久策氣體股份有限公司共同承擔福州市區域科技重大項目等，從關鍵核心技術研發、產品開發和應用推廣等不同方向協同攻關。曆時近10年，他們突破了氫燃料電池動力系統構型優化與高效能量管理等三大關鍵技術。

氫燃料電池技術一直是新能源汽車發展的重點方向之一，尤其適用於重型載運和長途商用車輛。然而，大功率燃料電池面臨著系統能耗高、低溫啟動慢等世界性難題。團隊將目光投向了最嚴酷的應用環境——低溫啟動，項目團隊研製出新型低溫電堆，在零下40攝氏度環境中實現「堆能用」；發明停機吹掃控制技術，大幅降低了電堆內部結冰風險，做到「堆能放」；提出快速啟動策略，讓整個系統在零下40攝氏度條件下僅需124秒就能甦醒並投入運行。「這意味著我們的技術能夠適應從中國最北端到最南端的廣闊疆域。」

技術突破之路佈滿荊棘，唯有堅持創新才是勝利之鑰。在能量管理控制算法的研發中，團隊需要在預測精度與計算複雜度之間尋找最佳平衡點。他們創新性地研發出面向實時計算需求的模型預測控制方法，併成功研製出專用控製器，為實現低能耗提供技術支撐。「求實創新、甘坐冷後備、敢啃硬骨頭」是這支年輕團隊最大的精神特質。

攻關常伴著不眠之夜。氫燃料電池技術涉及「氣—電—水—熱」多物理場耦合，是典型的交叉學科，材料、控制、動力工程等不同背景的科研人員協同作戰，共同攻克低溫冷啟動的技術堡壘。

隨著關鍵技術突破，產業化成為新的焦點。實驗室里，為槽罐車研發的車載供氫系統控製器上，集成的傳感器能檢測到低至百萬分之五十級別的氫氣濃度，為氫能安全裝上了「智能鎖」。從天空到地面再到江河湖海，王亞雄團隊的氫能技術探索正延伸至多個交通領域。

與企業的合作形成了「高校研發+企業轉化」的有效模式。高校聚焦理論研究和關鍵技術突破，企業負責樣機迭代和產品定型，雙方通過科技項目共同立項，推動技術落地。「產品從原理設計到樣機試製再到優化定型和產業化推廣，這個完整的過程讓我真切感受到產學研合作的力量。」王亞雄說。

團隊研發的5款產品已實現產業化應用，在億華通、福建雪人等企業規模應用。近3年來，這些成果直接帶動新增產值16.4億元，實現氫燃料電池動力系統從有到優的質變。

站在佈滿管線與儀器的實驗室里，身後的測試台架低聲作響。王亞雄深知，氫能的產業化征程才剛剛啟航。「我們必須牢牢抓住這一未來產業的機遇。」他說，「這不僅關乎技術突破，更關乎能否真正服務於國家的能源轉型戰略。」

從艱難起步到2019年起獲得國家自然科學基金支持，承擔國家重點研發計劃青年科學家項目，王亞雄的科研之路印證了堅持的力量。如今，他雖然身兼教授、博導等多重身份，但始終將自己視為一名在前沿攻堅的科研工作者。

春節將至，當許多人已踏上歸途，王亞雄仍在為產學研合作的深入推進而奔走。他即將再次前往北京，與合作方研討下一步的技術攻關與應用落地。「每一次出發，都是為了離產業化更近一步。」他表示。

他和團隊點燃的技術火種，終將燎原。零下40攝氏度的嚴寒已然衝破，而在通向零碳未來的路上，仍有無數關口等在前方。

記者手記

讓實驗室「盆景」長成產業「森林」

走訪兩位獲獎科學家的實驗室，再看2024年度省科技獎榜單，它更像是一份產業創新的「體檢報告」，不僅記錄成就，更丈量著從技術突破到產業繁榮的現實距離。

廖洪鋼教授在納米世界「鑿壁偷光」，王亞雄教授在嚴寒中「喚醒」氫能，路徑雖異，卻指向同一個方向。一個是基礎研究的厚積薄發，以15年的努力顛覆百年認知；一個是為破解新能源商用難題而攻堅。他們的獲獎，印證了「後備要坐十年冷」的科研真諦。「十四五」期間，我省獲國家科技獎20項（人）、省獎991項（人）的豐碩成果，正源於這樣的堅守。從關鍵器件突破到民生應用落地，每一次成功無不依賴於創新鏈條各環節的緊密協同。

然而，聚光燈外，挑戰依然存在。正如王亞雄所言，氫能「產業生態」尚未成熟。前沿技術的突破如同培育「盆景」，而要長成產業「森林」，則需土壤、氣候與生態的系統支持。長鏈條技術一旦在某一環節「斷鏈」，再卓越的成果也可能止於產業化前。

本屆獎項已透露出積極轉向。人工智能項目多落腳「醫療診斷」「物聯感知」等具體應用場景；新能源領域則覆蓋了從材料、儲能到氫動力的完整鏈條。王亞雄團隊「高校研發+企業轉化」模式，正是產學研深度融合的生動寫照。

廖洪鋼團隊探索的「科研—產業—反哺科研」閉環，則提供了另一種可能。當科學家兼具產業視野，當實驗室成果能在市場中得到快速驗證迭代，技術突破便能更順暢地轉化為經濟動能與新的科學命題。這呼喚著高校院所、企業、政府構建更緊密更高效的協同。

未來，福建的創新之路要走得更遠，既需要甘坐冷後備的科學家，更需要培育一片能讓「盆景」連成「森林」的生態。賽前分析的產業規劃、精準的配套政策、鼓勵「沿途下蛋」的機制，與科研突破本身同樣重要。唯有如此，實驗室的星火才能找到足以燎原的產業原野，讓科技獎的榮譽真正轉化為高質量發展的澎湃動力。