“硅”只是一个粗略的概念。
中国科学院上海硅酸盐研究所嘉定园区大楼。中国科学院上海硅酸盐研究所供图
上海郊区的一栋水泥色L型写字楼，从外面看很普通，但里面真的很不一般。指着其中一扇门，后面可能有一个上千度的晶体生长炉。
这里，一种叫做锗酸铋(BGO)的晶体正在悄然形成。
闪烁晶体广泛应用于医学或工业检测，其中锗酸铋是最好的。现在，它已经成为空间暗物质探测器的关键材料之一。
2018 12已探测到数十亿宇宙粒子的暗物质粒子探测卫星“悟空”宣布延长工作时间，继续搜寻暗物质踪迹。
一年前，科学家利用这颗卫星收集的数据绘制了世界上最精确的电子宇宙线能谱。
“悟空”火眼金睛，锗酸铋晶体功不可没。这些长60厘米、重上千斤的单晶，只能在中国科学院上海硅酸盐研究所(以下简称上海硅所)看似普通的大楼里制作。
对于材料研究来说，最严峻的考验是承担航天任务。在上海硅所，总有材料从这里出去，比如神舟、天宫、高芬、北斗。
面向国民经济主战场，面向国家重大战略需求，一直是上海硅院的传统。能够肩负起这一重任，得益于以严东生、、、丁传贤、江为代表的几代科学家的开拓进取。
2065438+2005年4月，上海硅所成为中国科学院特色研究所首批试点建设单位之一。这意味着新一代去硅的人，在无机非金属材料的微观世界里，必须看得更深，走得更远。
研究员董给出了实验指导。
大舞台，展现野心
2017年，上海硅院完成了一次大搬家——主园区从上海迁至嘉定区。
随着调研组陆续搬进新建的大楼，所长宋立新开始担心一个新的问题——在12公里外的太仓公园，盖楼的科研用地速度跟不上科研需求。
什么样的研究所会这么「占地」？这和上硅所的定位有关。
从高性能陶瓷到人工晶体，从能源材料到生物材料，“上海硅酸盐研究所”三个字几乎涵盖了无机非金属材料领域的所有重要方向。
65438-0959独立建院后，面对国家重大项目和前沿技术发展的需要，上海硅所的研究方向进行了重大结构调整，由传统无机材料研究调整为先进无机材料科学与工程，开创了我国结构陶瓷、功能陶瓷、人工晶体、特种无机涂层、特种玻璃等研究领域。
改革开放后，逐步形成了基础研究、应用研究、工程研究和产业化相结合的科研体系。
面对国家的重大需求，既是使命，也是挑战。上海硅所既要跟踪学科前沿，又要在工程化、产业化的道路上走得尽可能远。这对上海硅院的发展空间提出了更为迫切的要求。
以锗酸铋为例，小规模实验制备的晶体要想用于高能物理、医学影像乃至国家重大项目领域的大型设备，必须要搭建完整的中试平台。
上世纪80年代，诺贝尔物理学奖获得者丁肇中向时任上海硅所所长的严东生提出，希望为正在建设中的欧洲正负电子对撞机提供高质量、大尺寸的锗酸铋晶体。那时，锗酸铋晶体诞生在自己的研制和实验基地(现为中试基地)。
对于光学元件、镀膜等材料，虽然生产规模很小，但尺寸是衡量其技术水平的重要标准。要生产大尺寸的部件，准备的仪器要足够大。
总之，地方够宽敞，科研人员可以施展拳脚。
“市中心不能满足研究需要，所以我们搬到了嘉定。”宋立军说。
自2001获得中科院批准后，上海硅院嘉定园区从图纸变成了现实。2015年夏天，眼看嘉定园区即将竣工，宋立新带着资金和江苏苏州太仓市政府争取来的200亩土地，走进了中科院院长办公室的会议室。
虽然嘉定园区有以人工晶体、功能陶瓷、结构陶瓷为主的中试基地，但其他领域仍以基础和实验研究为主。如果要实现国家重大工程材料的小批量制备和新材料的工业中试，需要更大的空间。
听了宋立新的报告后，中国科学院院长白春礼问了三个关键问题:钱够吗？要编译吗？有没有拆迁？
“地方支持不涉及拆迁……”面对医院领导的提问，宋立新迅速做出了回答，而这些答案已经在他的脑海中酝酿了很久。
2015 11月，江苏太仓，上海硅院新校区奠基仪式在此举行。
转眼到了2019，上海硅所苏州研究院已经建立了碳化硅陶瓷及陶瓷基复合材料实验室。现在，一旦新园区建成，将有一个期待已久的研究小组进驻其中。
太仓园区的建设是上海硅院开拓发展空间，打造开放式综合科技创新平台的重要举措。
届时，全球首个100安时以上大容量钠镍电池批量制备平台将在太仓建成，重点解决“卡脖子”问题的先进陶瓷基础设施群将在此安营扎寨，以先进材料为核心的器件升级瓶颈问题有望在新园区得到解决。
宋立新在嘉定公园的办公室装修简单，但墙上只有几张照片，其中一张是太仓公园建成后的效果图。讲完太仓公园的过去和未来，他摘下眼镜，回头看效果图，眼中带着自豪和期待。
试产一线成员讨论600 mm锗酸铋晶体的制备。
话题大，责任明显
“平台好，设备足，团队强”，人力资源部总监何天厚这样评价上海硅院的特色。
上海硅所有几个超过50人的大型研究小组。这些研究小组是科研能力突出的“特殊团队”。每次承担国家重大任务，他们总是冲锋在前，迎难而上，百战百胜，攻坚克难。
嘉定、长宁、太仓公园就像是科研人员的舞台。当他们带着雄心壮志来到这里的时候，上海硅院的旗帜总能一次又一次地舒展和高举。
上海硅技术研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心研究员黄正仁与中国工程院院士、著名材料科学家蒋一起研究碳化硅材料体系。
成为课题组组长后，他将这一材料体系应用于卫星的“眼睛”——空间光学元件。
黄正仁“将碳化硅的致密性发挥到了极致”:制作的空间光学元件光滑明亮，成像质量和刚性极佳。
自2016年以来，由SISI研制的100多个碳化硅光学元件已安装在墨子号、天宫二号和高芬五号等卫星和空间实验室。
尺寸是衡量光学元件质量的重要标准之一。为了做出足够多的光学元件，不仅要有过硬的制备技术，还要协调外部合作伙伴的各种资源，比如找到可靠的液压设备，合适的抛光工艺等。整个过程很累。
此时此刻，可以体现为一个国家级的研究所。用上思所的人的话来说，“大家都是从战壕里出来的战友，不是什么利害关系的甲乙。这种关系不是用金钱来衡量的。”
2017年国家技术发明奖在硅院的名单上，因为结构陶瓷与复合材料工程研究中心为中国在轨空间高分辨率相机做了一个更轻的骨架。轻质复合陶瓷材料制成的骨架，保证了在振动频繁、温差大的恶劣环境下，系统波动仍能控制在几微米以内。
研究员王镇是这个项目的参与者。在他看来，只有了解方法、工艺、材料性能和结构，才能准确判断未来的需求。
在中试生产线副研究员陈俊峰眼里，上海硅所多年来取得的所有科研成果，无论是晶体生长的多坩埚下降法，还是空间光学元件选材新思路、热控涂层制备新工艺，都是基于长期的基础研究、应用开发和工程实践。
“材料的使用是发散的。只有在前期的基础研究中对它的性能有了清晰的了解，我们才能知道将来如何使用它。”上海硅所特种无机涂层中心研究员余云说。
一个晶体的制备和量产应用通常需要几年甚至几十年的时间。锗酸铋晶体和碳化硅晶体都遵循这个规律。上海硅所人工晶体研究中心副主任刘学超说:“这就像一条没有出口的高速公路，需要不断前行。”
前人栽树，后人乘凉。为了持续发展，我们必须不断创新，不断进取，特别是探索如何将基础研究与工程应用更紧密地结合起来。
研究员文指导研究生分析实验数据。
大团队，拼实力
在上海硅所透明陶瓷研究中心主任王世伟看来，以需求为牵引，找准发力方向，是充分发挥基础研究作用的关键。
基于这一思路，上海硅所近年来加快了学科重组和调整的步伐，透明陶瓷中心和无机材料基因科学创新中心应运而生。
在透明陶瓷研究中心成立之前，王世伟已经在结构陶瓷领域深耕多年。2000年左右，随着高压钠灯和激光陶瓷的兴起，透明陶瓷逐渐成为业界的热门研究方向。
之后，上海硅所在透明陶瓷领域取得了一系列成果，但研究力量相对分散的问题也开始显现。
“如果我们不组建一个大的团队，怎么和世界一流的团队竞争？”基于这样的想法，在领导小组的支持下，上海硅所研究透明陶瓷的人聚在一起。
2016 1月，透明陶瓷研究中心正式成立。中央课题组将专注于更细分的研究方向。“有机会做更多的创新尝试，更有利于透明陶瓷的发展。”王世伟说。
随着中科院院级、研究所级支持资金的快速到位，以及现有的研究积累，这支年轻的科研“特战队”很快取得了成果。
2065438+2007年9月，王世伟研究组基于两种不同的材料研制出了弧形透明陶瓷。
其中，单晶生长法制备的钇铝石榴石透明陶瓷直径达到235 mm，是目前国际上公开报道的最大尺寸。采用胶体成型和冷等静压工艺制备的氧化钇透明陶瓷具有优异的光学透过率，广泛应用于国家重大工程和国民经济中。
毫无疑问，透明陶瓷研究中心是需求驱动学科发展的典型案例，无机材料基因科学创新中心也是如此。
它的建立对于物质发展更是如虎添翼。通过建模计算还原物质反应的微观过程，就像一个经验丰富的育种家解锁了农作物的遗传密码，大大缩短了材料研发的成本和周期。
2011年，仍在美国南伊利诺伊大学任教的刘建军通过中科院“百人计划”回国，成为上海硅所计算材料科学研究的中流砥柱。
2013年初，上海硅所集成计算材料研究中心正式成立，中心主任为蒋·。基于此，上海硅所无机材料基因科学创新中心于2015、1成立。
在这里，无论是研究晶体、陶瓷还是新能源，只要有需求，任何课题组都可以与中心开展项目合作，研究院每年都会投入654.38+0.5万元进行支持。
当材料基因组学满足特定的应用需求，能碰撞出多少火花？刘建军课题组与文课题组的合作就是一个典型的案例。
文1987加入上海硅所，在固态离子和化学电源领域深耕多年。经验丰富的他，曾经在研究锂空气电池化学反应过程中超电势高的问题时遇到瓶颈。
找到合适的催化剂是降低过高电位的关键。如果用传统的实验方法，需要很长时间的试错。"材料基因组学通过材料设计和模拟缩短了这一过程."刘建军说。
刘建军课题组通过计算和模拟，可以“描绘”出电子的动态反应过程，只要与实验表征结果一致，就有望找出其内在机理。
事实上，这是领域医师希望攻克的难题。谁先取得突破，谁就赢得了下一代电源技术应用的头把交椅。
那个像登天一样困难的问题终于有了突破。
两个团队合作5年多，先后筛选出氧化钴、碳化钛等催化剂，并找出了几种催化活性较高的催化剂的反应机理，将锂空气电池的机理研究推向了一个新的高度。
上海硅院特种无机涂层中心热控组实验室工作场景
大格局，创造未来
如果说科学创新中心是上海硅所为科研人员搭建的协同创新平台，那么实实在在的金银成果转化奖就是对课题组辛勤工作最充分的肯定。
2019以现金5500万元、股份500万元对文团队的钠镍安全电池技术进行转让转化。
目前，具有完全自主知识产权的高度集成、自动化、批量化生产线已在上海嘉定建成，并进入全面调试阶段。
根据上海硅院的成果转化管理办法，技术转让和许可收入中个人的奖励比例最高可达52.5%。极其丰富的政策激发了科研人员的创新潜力和成果转化应用的热情。
文团队的成果转化案例，也让上硅院领导班子所期待的“多赢”成为了现实。
但文很清楚，科研成果转化就像在悬崖上走钢丝，其中的风险和付出往往超出外人的理解。
2005年，文接到上海电力公司的电话。当时，中国企业也想寻求与国内研究机构的合作，这正是文最初的研究方向。但当时中国的技术远远落后于日本。
“我觉得应该拼一下。”放下电话，文开始了长达十多年的“修行”。
在他的课题组中，诞生了国内外最大单体钠硫电池和国内首条2 MW钠硫电池中试线，实现了上海世博会100 kW /800 kWh钠硫电池储能站并网运行，使我国成为继日本之后第二个掌握大容量钠硫电池成套技术的国家。
时任中科院副院长的石曾评价说，我们要把自己从传统的科研模式中解放出来，像支持自己的课题组一样支持科研人员到公司工作，把这件事做好，使之成为科研院所和企业合作的典范。
文的“实践”继续让钠硫电池真正进入市场。
他经常穿梭于上海硅所的新大楼之间，所到之处都是一条又一条“缩小版”的生产线。无论是电极材料的组装，电池性能测试，还是工业设备元件的制作，都可以在这里实现。
“只要有好的科研思路，很快就会通过工程放大平台得到验证，这是上海硅所的优势。”研究员刘玉说。
2008年，经文推荐，通过中科院“百人计划”回国。现在正带领课题组实现新型水基储能电池技术的开发和工程化。
我不是没有在工业化的道路上吃过苦。然而，一旦有好的实验技术出现，刘玉仍然选择尽快转化成果，进入企业孵化模式。
“企业参与成果转化确实可以，但作为年轻人，要敢做敢拼。”刘玉研究小组成员张娜和何建现在已经与该研究所签署了离职创业协议。
在他们看来，只有经过实战，才能对市场有更深入的了解。为了鼓励科研人员自主创业，上海硅院给了这些年轻人停薪留职的待遇，三年后可以选择留下来或者去企业。
何建坦言，当初老师也曾警告过创业压力大，但真正做起来，“压力更大”。
何建曾经因为在产品交付前夕发现缺陷而失眠，因为“生产线不同于科学实验，即使发现错误，也需要时间让生产线停下来改正”。为了保证产品质量，订单不得不延期。
正是因为这种精神，刘玉带领的创业团队赢得了很多合作伙伴的信任。这种看似“吃力不讨好”的事情，上海硅业坚持做的不止这一件。
在上海硅所，还有一个课题组:他们研究的是陶瓷材料，由于超轻、耐高温，可用作高性能隔热材料和增强材料。
但由于该技术涉及的学科众多，难度较高，国内相关研究一直没有起色。在上海硅所成立课题组之前，最初的核心设备是由副研究员康庄在实验室的一个角落里搭建的。
领导小组得知产品样机做出来了，很快就决定单独成立一个小组来支持。不仅在太仓园区保留了很好的实验室和生产线，还邀请研究所里研究陶瓷的老前辈传授经验。为了让他们安心攻关，上海硅所承诺三年内不对课题组成员进行考核。
“研究所的价值是支持国家的发展，我们必须考虑国家的需求。能否解决国家重大物质问题，是评判一流研究所的标准。”在宋立新看来，上海硅所作为老牌研究所，在定位和发展上必须遵循独立的价值观。
对于企业来说，科研人员要想长期生存，就要给企业带来效益；对于科研人员来说，要让自己的工作真正为社会做贡献，要有发自内心的成就感。
对于去上海的人来说，有一个广阔的舞台，但这个舞台不是用来追赶热点和潮流的，而是用来更一心一意做好工作的。
当“传统价值观”遇到“改革的新机遇”，用研究者的话说，就像有几十年历史的锗酸铋晶体遇到现代新技术，“其性能将得到根本性的提升”。
中国科学报(2019-07-19第四版纪实)