國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀煉成記
【創(chuàng)新故事】
◎本報(bào)記者 葉 青
金秋時(shí)節(jié),科技日?qǐng)?bào)記者走進(jìn)位于羊城東部的廣州禾信儀器股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“禾信”)。這里看上去就像一所普通的實(shí)驗(yàn)室,但墻上的一條信息引人注目——
國(guó)際知名分析儀器智庫(kù)SDI公司研究報(bào)告顯示,禾信是國(guó)內(nèi)唯一得到國(guó)際關(guān)注的國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜公司,在國(guó)際便攜質(zhì)譜市場(chǎng)份額占比為6%。
“這意味著在國(guó)際質(zhì)譜儀研發(fā)領(lǐng)域,有了中國(guó)企業(yè)的一席之地?!焙绦趴偛弥碚郴矍喔嬖V記者,經(jīng)過多年攻關(guān),禾信開拓出了一條集質(zhì)譜儀研發(fā)、制造、銷售及技術(shù)服務(wù)于一體的全鏈條式產(chǎn)業(yè)鏈。
“做中國(guó)人的質(zhì)譜儀”
科學(xué)儀器行業(yè)是典型的高附加值、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),涵蓋光譜儀、質(zhì)譜儀、材料測(cè)試儀等。其中,質(zhì)譜儀作為實(shí)驗(yàn)分析儀器的重要分支,是測(cè)量物質(zhì)原子量、分子量的唯一工具,被譽(yù)為“科學(xué)儀器皇冠上的明珠”。
“要制造質(zhì)譜儀,涉及多項(xiàng)技術(shù)和多個(gè)學(xué)科,難度大、周期長(zhǎng)、投入多?!焙绦哦麻L(zhǎng)周振對(duì)記者說,“我剛回國(guó)時(shí),質(zhì)譜儀研發(fā)是一個(gè)‘無人區(qū)’,國(guó)產(chǎn)化更是一場(chǎng)‘持久戰(zhàn)’?!?/p>
2001年,在第四屆中國(guó)廣州留學(xué)人員科技交流會(huì)上,當(dāng)聽說年輕的留學(xué)生周振要“做中國(guó)人的質(zhì)譜儀”,從事有機(jī)地球化學(xué)和質(zhì)譜儀器研發(fā)的中國(guó)科學(xué)院院士傅家謨既驚又喜。
那時(shí),我國(guó)質(zhì)譜儀幾乎全依賴進(jìn)口,年進(jìn)口額達(dá)上百億元人民幣。
讀大學(xué)時(shí),周振就立下做質(zhì)譜儀的志向。留學(xué)時(shí),他研制的高分辨垂直引入式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀,技術(shù)指標(biāo)已達(dá)當(dāng)時(shí)國(guó)際同類儀器的最高水平。
望著眼前這位充滿激情的青年學(xué)子,傅家謨決定引進(jìn)周振,全力支持他研發(fā)。2004年,懷揣夢(mèng)想的周振回到國(guó)內(nèi),在廣州開發(fā)區(qū)、廣州高新區(qū)創(chuàng)立了禾信,并受聘為中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員。
憑著一箱資料、一箱零件、一間實(shí)驗(yàn)室、一百萬元資金,還有一腔熱血,周振邊科研邊創(chuàng)業(yè)。
“當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)只有4個(gè)人,每天12小時(shí)埋頭研發(fā),餓了就到導(dǎo)師家吃飯,一干就是5年。”禾信副總經(jīng)理黃正旭回憶道。他是團(tuán)隊(duì)初創(chuàng)成員,也是周振的首批研究生。
“創(chuàng)業(yè)之初,國(guó)內(nèi)行業(yè)基礎(chǔ)薄弱,制造質(zhì)譜儀所需的材料,乃至匹配的機(jī)械加工技術(shù)都難以找到。”黃正旭說。
周振和團(tuán)隊(duì)走遍珠三角主要的材料市場(chǎng),帶著磁鐵逐一挑選符合要求的型號(hào)。陶瓷墊片、電極極片等器件加工精度達(dá)到微米級(jí)別,大多廠商難以做到,他們干脆自己動(dòng)手,一絲絲打磨……
“讓成果走出實(shí)驗(yàn)室”
憑著一股子干勁,周振和團(tuán)隊(duì)硬是靠純手工打造出幾臺(tái)樣機(jī)。
然而,將實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品,談何容易。
“一方面,產(chǎn)業(yè)化意味著實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),可按照當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)指標(biāo)一致性很困難;另一方面,還要突破國(guó)外技術(shù)封鎖,擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)?!秉S正旭解釋道。
為了“讓成果走出實(shí)驗(yàn)室”,周振和團(tuán)隊(duì)多次嘗試把技術(shù)應(yīng)用到冶金、石油勘探、環(huán)保等國(guó)內(nèi)的細(xì)分領(lǐng)域,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),反復(fù)調(diào)整方向。
2013年,禾信迎來突破性一刻,打磨了近10年的PM_2.5在線源解析質(zhì)譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品面世。
“這套系統(tǒng)在全球首次實(shí)現(xiàn)PM_2.5在線源解析,解決了快速弄清PM_2.5污染物來源這一業(yè)界難題?!秉S正旭介紹,它能把解析PM_2.5來源的時(shí)間從3個(gè)多月縮至1小時(shí)內(nèi)。目前,該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已技術(shù)迭代4次,在我國(guó)200多個(gè)城市應(yīng)用。
2017年,該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的在線揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)譜儀及單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀,分別于7月和11月參與南北極地科考,是“雪龍”號(hào)上唯一的大型國(guó)產(chǎn)高端科學(xué)儀器?!霸谡麄€(gè)航程觀測(cè)期間,儀器性能穩(wěn)定,檢測(cè)靈敏度高,操作便捷,數(shù)據(jù)還可以自動(dòng)處理和存儲(chǔ)。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)所形成的研究成果,已在多個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表?!钡?4次南極科學(xué)考察隊(duì)對(duì)儀器予以極高評(píng)價(jià)。
更令人振奮的是,“中國(guó)制造”高端科學(xué)儀器首次實(shí)現(xiàn)出口歐美。2017年,一家美國(guó)科研機(jī)構(gòu)想采購(gòu)在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀。全球僅有3家企業(yè)研制出該儀器,而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的只有禾信。憑借卓越性能,禾信拿下了訂單。
“中小企業(yè)能辦大事”
6年前,禾信內(nèi)部實(shí)施了“揭榜掛帥”制,組建起核心技術(shù)攻關(guān)小組。
四極桿飛行時(shí)間串級(jí)質(zhì)譜聯(lián)用儀,是生命科學(xué)、生物制藥等領(lǐng)域不可或缺的分析儀器,但此前其國(guó)產(chǎn)化率為0。
黃正旭說:“這款儀器的研發(fā)極其復(fù)雜,涉及機(jī)械、電子、軟件、真空等多學(xué)科,零部件數(shù)上千,且加工精度要控制在0.03毫米以內(nèi)、裝配精度要控制在0.05毫米以內(nèi),還要編寫上百萬行的代碼,才可實(shí)現(xiàn)整機(jī)高效控制與采集。”
“攔路虎”不斷出現(xiàn),團(tuán)隊(duì)逐一化解。歷經(jīng)多個(gè)版本迭代、上萬次數(shù)據(jù)測(cè)試,團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)整機(jī)關(guān)鍵核心部件全部自主可控。今年5月,首臺(tái)自主研發(fā)的四極桿飛行時(shí)間液質(zhì)聯(lián)用儀LC-QTOF 7000面世。
“該儀器是研究生物系統(tǒng)與生命萬象結(jié)構(gòu)、功能的物質(zhì)基礎(chǔ)——蛋白質(zhì)組的重要利器。”國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心研究員賈辰熙表示。
從最初研發(fā)兩三款產(chǎn)品,到如今每年在研產(chǎn)品多達(dá)10余款,涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)藥、食品安全等領(lǐng)域,禾信的高端科技儀器設(shè)備國(guó)產(chǎn)化之路越走越寬。
一路走來,黃正旭感觸最深的是,有了國(guó)家的大力支持,他們才闖過許多難關(guān)。他特別提到,2009年3月,廣州開發(fā)區(qū)、廣州高新區(qū)雪中送炭,為禾信提供了一筆500萬元的風(fēng)險(xiǎn)投資資金,解了公司的燃眉之急。
“從0提高到6%,打破了依賴進(jìn)口的局面。但要推動(dòng)國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀器行業(yè)良性發(fā)展,需要幾代人努力?!敝苷袷智逍选?/p>
廣州開發(fā)區(qū)內(nèi)有一塊巨石,鐫刻著“中小企業(yè)能辦大事”8個(gè)大字。周振說,這8個(gè)字時(shí)時(shí)激勵(lì)著自己,“我們必將鍥而不舍,助力國(guó)家實(shí)現(xiàn)高端科學(xué)儀器核心技術(shù)自主可控!”(科技日?qǐng)?bào))
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