中国科研圈再传捷报!首台国产600兆超导核磁共振波谱仪在武汉光谷问世,外观普通却藏着14万高斯超强磁场,相当于地球磁场20多万倍。
这让中国成为继德、日之后,全球第三个掌握该技术的国家。
这可把美国科学家给眼红的,中国又一项技术打破了欧美的垄断,如今不仅打破垄断还出口多国。
这样的国产科研神器,是不是超让人自豪?
在科研领域,有一款仪器堪称“全能分析官”,它能看穿物质的微观结构,帮科研人员解开各种科学谜题,它就是核磁共振波谱仪。
不管是化学化工、材料科学,还是药物研发、食品安全,都离不开它的助力。
国内的985、211高校,各大科研院所和制药企业,几乎都得配备这台设备,目前全国市场保有量大概有3000台,每年还需要新增100到200台。
可在以前,咱们根本没有能力自己制造这种高端仪器,所有设备都得从德国、日本进口。
这些进口设备不仅价格昂贵,后续的维修保养更是让人头疼。
一旦设备出现故障,损坏的部件必须寄回国外原厂处理,一来一回至少要等几个月,遇到复杂问题甚至要等半年。
对于正在攻关的科研项目来说,时间就是生命,这么一耽误,很多研究进度都被严重拖累,甚至有些课题不得不中途搁置。
更让人无奈的是,国外厂商还掌握着核心技术,不仅对咱们实行技术封锁,还会在设备供应上设置各种限制。
咱们花大价钱买回来的设备,很多核心功能都被“阉割”,想要升级或者定制特定功能,不仅要额外支付高额费用,还得看国外厂商的脸色。
长期依赖进口,让中国在相关科研领域处处受制于人,很难做出真正的原创性成果。
而中国首台600兆超导核磁共振波谱仪的面世,彻底改变了这一局面。
这台完全自主研发的仪器,核心部件100%国产化,磁场强度达到14万高斯,相当于地球磁场的20多万倍,性能完全不输国外同类产品。
它能让科研人员在强磁场环境下,观察到日常条件下看不到的物理现象,精准分析有机和无机物的成分与结构,为前沿科学研究提供强大支撑。
消息一出,整个科研圈都沸腾了。清华大学、北京大学、上海交通大学等顶尖高校率先引进了这台设备,中国科学院的多个研究所也纷纷下单。
2024年8月,中国科学院海西研究院就完成了首台600兆超导核磁共振波谱仪的安装,用它来研究太阳能电池和热电器件中的有机材料,大大提升了研究效率。
截至目前,公司已经接到了十多所院校的订单,还有不少国外客户主动找上门来,这台国产仪器已经出口到十多个国家和地区,预计能支撑上千项科研课题的研究。
这台仪器的诞生,不仅打破了德国、日本在该领域的长期垄断,还让中国科研人员摆脱了对进口设备的依赖。
以后设备出了问题,不用再等几个月的维修周期,国内团队就能快速响应解决;想要根据研究需求定制功能,也能直接和国产厂商沟通,灵活调整。
自主研发让设备成本大幅降低,能让更多科研机构用得起、用得好,这对推动中国科研事业的整体发展,有着不可估量的意义。
这台600兆超导核磁共振波谱仪的成功,绝不是一蹴而就的,而是几代科研人接力奋斗的结果,背后藏着几十年的坚守与付出。
故事要从上世纪70年代说起,那时候中国的核磁共振技术还一片空白,以中国科学院精测院叶朝辉院士为代表的一批科研探索者,率先踏上了核磁共振波谱仪的理论探索之路。
在那个物资匮乏、技术落后的年代,他们没有先进的实验设备,只能靠书本和简陋的仪器慢慢摸索,为中国的核磁共振技术打下了坚实的理论基础。
2009年,叶朝辉院士就曾一针见血地指出,新仪器和新技术是创新的重要源泉,如果放弃仪器的自主研制,往往拿不到原创性的东西。
这句话也成为了后续科研团队坚持自主研发的精神指引。
为了推动核磁共振波谱仪的国产化,在叶朝辉院士、刘买利院士的牵头下,这个项目在2006年、2011年连续获得了“十一五”“十二五”科技部重大科学仪器设备开发重点专项的支持,有了国家层面的助力,研发之路才走得更加顺畅。
刘朝阳研究员作为这两个专项的技术负责人,带领团队一头扎进了关键技术的攻关中。
核磁共振波谱仪的技术难度极大,涉及控制台、宽带高精度频率源、自动匀场、复杂谱信号处理等多个核心技术点,每个环节都需要反复试验、不断优化。
团队成员们日夜奋战在实验室,放弃了无数个周末和节假日,经过多年的刻苦钻研,终于在2014年完成了核磁共振波谱仪“从0到1”的技术突破,相关研究成果还获得了湖北省技术发明一等奖。
从2018年实现产业化的400兆核磁共振波谱仪,到如今的600兆,看似只是场强从9.4万高斯提升到14万高斯的数字变化,背后却是巨大的技术跨越。
中科牛津公司总经理、中国科学院无线电物理博士宋侃用一个形象的比喻来形容这种难度:“就像百米自由泳,潘展乐游进了46秒,在此基础上缩短哪怕0.5秒,难度都极大。”
2016年,中科牛津与英国牛津仪器公司达成合作,进行超导磁体的技术转移,并派技术团队赴英学习。
可真正的挑战,在团队学成归来后才刚刚开始。
核磁共振波谱仪的全球市场规模,仅为医用人体磁共振成像仪的十分之一,技术难度大,上游厂家稀少,想要实现产业化,必须自主构建完整的供应链。
很多生产设备定制化程度太高,国内厂家既没见过也没兴趣做,研发团队只能自己设计、研制、验证,再投入生产使用,光是搭建产线就花费了大量的时间和精力。
在这个过程中,团队遇到了无数难题。
有时候一个核心部件的调试,就要反复试验上百次;有时候为了找到合适的原材料,要联系几十家供应商。
但没有人选择放弃,大家凭着一股不服输的韧劲,一点点攻克难关,一步步推动技术升级。
正是这种几代人薪火相传的坚守,才有了今天600兆超导核磁共振波谱仪的成功面世。
如果说老一辈科研人奠定了理论基础、攻克了核心技术,那么年轻一代的科研工作者,就用实干和坚守完成了最后的冲刺,让国产核磁共振波谱仪真正实现了产业化。
中科牛津的研发团队平均年龄不到40岁,这些年轻人大多是名牌大学的博士、硕士,他们放弃了城市里的舒适生活,一头扎进了武汉光谷七路的产业园。
那时候的光谷七路远没有现在这么繁华,周边什么配套都没有,连路灯都没有,晚上出了园区伸手不见五指,一片荒芜。
团队成员们直接住在厂房里,每天工作10多个小时,累了就趴在桌子上歇一会儿,醒来接着干。
由于周边没有超市和餐馆,他们只能每周周末花3个小时坐车到市区补充物资,买好一周的食材和生活用品,天黑前再匆匆返回厂房。
这样艰苦的生活,他们足足坚持了好几年。
宋侃回忆起那段日子,至今印象深刻:“那时候完全是摸着石头过河,生产设备定制化程度太高,市场需求不大,国内设备厂家既没见过也没兴趣做。我们只能自己设计、研制、验证再投入生产使用,每个环节都充满了挑战。”
为了搭建一条合格的生产线,团队成员们既是设计师,又是工程师,还是技术工人。
他们查阅了无数资料,画了上千张设计图,反复试验、不断改进,硬生生在一片空地上建起了完整的生产体系。
在研发过程中,最让人头疼的是超导磁体的制造。
超导磁体是核磁共振波谱仪的核心部件,其磁场强度直接决定了仪器的性能。
为了达到14万高斯的磁场强度,团队需要解决超低温制冷、磁场均匀性控制等一系列技术难题。
他们在实验室里反复调试参数,优化结构设计,有时候为了监控一个数据,要连续熬夜好几天。
有一次,为了攻克一个技术瓶颈,整个团队在实验室里连续奋战了一个月,每天只睡三四个小时,最终成功突破了关键技术。
除了技术上的挑战,团队还要面对市场的质疑。
在国产仪器还没成熟的时候,很多科研机构都习惯了使用进口设备,对国产仪器的性能和稳定性充满疑虑。
为了打消客户的顾虑,团队成员们主动上门演示,免费提供试用服务,耐心解答客户的各种问题。
他们用扎实的技术、可靠的产品质量,一点点赢得了客户的信任。
清华大学的一位教授在试用过国产600兆核磁共振波谱仪后,给出了很高的评价:“性能和进口设备不相上下,操作还更便捷,售后服务也更及时,完全能满足我们的科研需求。”
越来越多的高校和科研院所开始认可国产仪器,订单也随之而来。
如今,这些年轻的科研工作者们已经成为了国产核磁共振波谱仪研发和生产的中坚力量。
他们用青春和汗水,在荒芜之地筑起了科研高地,让中国在高精尖科学仪器领域实现了自力更生。
随着由中科牛津牵头承担的“十四五”科技部重点研发专项正式立项并启动,这些年轻人又将踏上新的征程,向着更高性能的核磁共振波谱仪发起冲击。
从老一辈科研人的理论探索,到年轻团队的实干攻坚,中国首台600兆超导核磁共振波谱仪的诞生,见证了中国科研人追求卓越、自力更生的精神。
这台看似普通的圆罐形设备,不仅打破了德日两国的技术垄断,填补了国内空白,更让中国成为全球第三个掌握这项顶尖技术的国家。
它的面世,不仅为中国科研提供了强大的国产利器,让科研人员摆脱了对进口设备的依赖,还出口到十多个国家和地区,让世界看到了中国智造的硬核实力。
未来,随着技术的持续迭代和产业的不断完善,相信国产核磁共振波谱仪会在更多领域发光发热,为中国科研事业的发展注入源源不断的动力,也让更多原创性科研成果在中国落地生根。