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1、平台82013 年 5 月 21 日星期二Tel押 （010） 51949499执行主编： 童岱 副主编： 张楠 编辑： 杨琪 校对： 王心怡E-mail押社址院北京市海淀区中关村南一条乙 猿 号 邮政编码院员园园19园 新闻热线院园员园原51949392 51949387广告发行院园员园原51949411 82614588 传真院园员园原愿圆远员4609 广告经营许可证院京海工商广字第 8037 号 零售价院1援5园 元 年价院288 元 解放军报印刷厂印刷这是一个对科研 “偏执” 的家伙。 他学生的一篇文章里写道：“他每天都较早 就到办公室， 并首先到实验室转一圈， 虽然没有 对其他未到的
2、学生提出早到要求， 却也无形之中 对我这类早到的学生给予了鼓舞。” 从其他媒体的报道也可看出一二：“当一个课 题组不太景气，室领导希望并入他的课题组时， 他 二话不说地接过了这个 包袱 。所里动员献血， 曾 献过血的施剑林又带头捋起袖管。 按规定献血后可 休息两周， 可第三天， 他就出现在实验室。” 施剑林博士毕业后， 就来到了中国科学院上 海硅酸盐研究所 （以下简称硅酸盐所） 高性能陶 瓷和超微结构国家重点实验室（以下简称实验 室） 。20 多年之后， 凭借自身的悟性和努力， 他不 仅成为这里的 “元老” ， 现在还肩负重任任实验室 主任一职。拜别陶瓷 转向纳米上世纪 80 年代末，之于陶瓷
3、烧制过程中的 热力学动性问题， 在国际上没有相当系统、 透彻 的研究， 甚至存在一些谬误观点。 那时， 施剑林刚刚获得博士学位不久， 从事 先进陶瓷材料制备科学方面的研究。 随后他制备 出单一尺寸面无团聚的超细粉料， 并提出了单尺 寸颗粒形成新机制和纳米颗粒团聚问题的新观 点。 这部分研究成果受到国际相关领域科学家的 高度评价，并在 15 年前荣获中国科学院自然科 学奖二等奖。 之后， 在国际著名材料科学家、 两院院士严 东生的指导下， 施剑林转向无机纳米材料结构研 究。如今， 施剑林带领介孔与低维纳米材料课题 组的团队取得了不少硕果。 他在接受 中国科学报 记者采访时表示：“做 科学研究，
4、成功和失败是家常便饭， 常会交替出现， 很多时候失败多于成功。 我们只能尽力做到提前预 判， 避开错误的方向， 不去钻牛角尖。但事实证明， 此前有一些方向是我们认为很难实现的， 却最终被 攻克。 所以， 科研工作是一项很奇妙的人生体验， 套 用一句流行语， 就是痛苦并快乐着。”相比过去 鸟枪换炮在实验室建设方面， 施剑林认为， 相比过去 的科研环境， 现在有了很大提升。 最突出的便是硬件方面已有很大改善。 实验室早期主要从事陶瓷方面的科研工作， 但后来随 着实验室研究领域拓展， 比如施剑林作生物医学 方面的研究， 相关硬件全部得重新配置， 这也体 现了国家对科研的重视程度。 “科研人员的视野也
5、得到极大拓展。 ” 施剑林 说， 过去由于技术水平限制， 国际交流也少， 信息 获取相对闭塞。 后来， 随着互联网发展， 他们可以及时了解 国际同行们的工作与进展， 同领域的动态信息也 能尽快获取， 于是，“参照系” 变得越来越明确， 这 对于科研工作者而言是很重要的。 专业人员的增加也让施剑林感恩不已。 过去 做相关的科研课题时， 由于条件不足， 分工细致， 很多环节都需要专业人员的参与， 但那时候常常 是一人 “身兼数职” 。 随着高等教育的发展， 实验室的研究生人才 队伍不断扩大，科研的广度和深度显著提升， 大 家的工作范围和量有了更细致的划分， 科研水平 自然也随之提升。国家战略 确定
6、方向谈及高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室目前的重点， 施剑林说， 主要有三个方向。 军工应用方向， 在高性能陶瓷方面， 由中国 工程院院士江东亮和硅酸盐所研究员黄政仁领 衔的碳化硅陶瓷反射镜研究， 经过数十年的攻关 和积累， 科研成果已成功转化， 应用在卫星遥感 成像的关键部件上。 另外， 在江东亮的指导下， 结构陶瓷工程研 究中心 （复合材料研究中心） 主任、 复合材料研究 课题组组长董绍明等研发的超高温陶瓷复合材 料， 也已使用在大推力火箭尾部的喷管上， 性能 优异。“这对于国家安全意义重大。 在以上这两个 方面， 我们是国内目前唯一一家有能力真正将成 果转化为应用的。” 施剑林说。 纳
7、米材料的生物应用基础研究方面， 施剑林 及其团队将介孔材料与生物医用结合的研究思 路， 在国际上是有明显特色的， 处于基础研究的 国际前沿。 另外， 实验室还在纳米能源和纳米环境材料 的研究方面做了大量前沿工作， 在某些领域同样 具有明显的特色并产生一定的国际影响。 此外， 对材料计算科学方向的研究， 也让该 实验室受益不少。施剑林说， 计算材料科学的 研究， 可以从理论上计算目标材料的结构与性能关系，从而可以提前预判一种材料的性能。 这在很大程度上有助于降低科研成本， 让科研 更有针对性。 对于实验室的未来， 施剑林认为， 将继续围 绕国家战略需求， 近期和中期目标是满足国防军 工和市场需要
8、， 中远期目标是满足能源、 环境以 及人类健康方面对无机材料的需求。 “材料科学 的研究应该与国家形势和需求紧密相连， 目的性 很强， 我们会尽力按照需求开展科研工作， 创造 性地实现人类的想法和需求。” 他说。一个灵光一现的好想法，从实验室走向现 实， 再转向市场， 其难度不言而喻。 “虽然我们实验室所做的大多是基础性研 究， 但我们也有的放矢， 按着应用需求来做， 这点 毫不含糊。” 高性能陶瓷和超微结构国家重点实 验室 （以下简称实验室） 主任施剑林在接受 中国 科学报 记者采访时表示。 他所在的实验室依托于中国科学院上海硅 酸盐研究所 （以下简称上海硅酸盐所） ， 于 25 年 前成立
9、。该实验室虽然有个拗口的名称， 但该实 验室科研人员所作的研究却不让人陌生， 既关乎 民生， 亦关乎国防。纳米 “厂房” 提高催化效率先进无机材料的研究、 开发和利用， 是当前 材料科学发展最迅速、最活跃的前沿领域之一。 其探索性强， 交叉学科知识覆盖面广， 具有广阔 的应用前景。 在成立不算长的时间里， 实验室在高性能陶 瓷材料、 纳米材料、 超微结构和计算科学等方面 所取得的成绩让人瞩目。 对于环保人士而言， 汽车催化剂不是个陌生 的概念。 施剑林和他所在的课题组， 曾用 10 年时 间， 将一种介孔结构的汽车尾气催化剂从实验室 推向市场。 介孔的孔径在 250 纳米， 1 纳米是 1 米
10、的 十亿分之一。 施剑林就在这肉眼无法分辨的长度 单位上， 将介孔改造成 “孔道厂房” 的组成部分。 当汽车排放的尾气通过这些 “厂房” 时， 纳米孔道 内的催化材料便能发挥作用。这种方法， 能大幅 减少纳米催化材料的用量， 提高催化效率， 使用 寿命也能延长。 可能 “生不逢时” ， 这项介孔结构的汽车尾气 催化剂推向市场后，恰逢国内销售市场比较混 乱， 不少针对自主品牌的汽车催化剂的销售价格 甚至超过成本。虽然最终结局很遗憾， 但一项有 价值的科研成果能得到成功转化在一定程度上 已是很幸运的事了。 在生物医用材料方面， 施剑林和他的团队不 断努力， 最近取得了显著进展， 某些方面已走在 国
11、际最前沿。 据悉，研究人员针对不同药物分子的大小， 把介孔纳米颗粒的孔道尺寸分别调控为 210 纳 米和 10 纳米以上，分别用于化学药物和基因药 物的担载输运； 同时调控介孔纳米颗粒的粒径为 30400 纳米， 并在颗粒表面作适当的修饰改性， 就可把药物靶向输送到病变如癌变部位， 进入细 胞甚至直接进入细胞核内， 达到提高疗效、 减少 毒副作用的目的。“我们做的不仅仅是载体材料，还要做细胞 实验、 活体动物实验等一整套相关实验。等成果 出来， 未来的目的是能够在临床得到应用。 ” 施剑 林说。 承担了 “运输任务” 的纳米颗粒载体， 在包覆 药物和进行稳定性及靶向修饰之后， 通过静脉注 射进
12、入人体， 它会自动或在外场引导下找到病变 部位实施治疗，所以是一种低毒高效的化疗手 段， 是当前国内外研究的热点和发展方向。 此外， 结合了化疗、 热疗、 放射治疗以及高强 度聚焦超声无创治疗等的多模式癌症治疗模式， 也在该实验室加紧开发。为肿瘤诊疗提供精准技术化学生物是个热点领域。 对于施剑林所在的 课题组而言， 去年算是个丰收年。在多功能介孔 纳米生物材料的设计、 制备与应用方面， 他们取 得了不少进展， 上海硅酸盐所研究员步文博的研 究成果就是代表之一。 作为高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室 副主任，步文博在应用基础研究领域也干得颇有 激情， 其研究进展或许将为肿瘤病人带去福音。患者去
13、医院进行是否有肿瘤的诊断， 往往要借 助分子影像诊断技术， 通常采用 CT、 磁共振、 荧光 这三种诊断方式， 但这三种单一的成像诊断方式各 有优劣， 都可能出现难以判断的情况或误判。 “为此， 我们制备了一种基于多功能上转换 发光的诊断纳米探针，在显微镜下看上去像个 芝麻球 ， 却可以将多种成像探测模式联合于一 体。 ” 步文博在接受 中国科学报 采访时说， 巧妙 地将金纳米颗粒与上转化纳米颗粒结合于一体， 将此作为 CT 造影剂和荧光示踪剂， 即可同时实 现针对病变组织的红外激发上转换荧光成像和 增强的 CT 成像。这样便能大大提高确诊率， 为 病患提供更精准的诊断。 多功能纳米诊疗剂，
14、是一种用于高效化疗与 放疗结合的协同疗法，这也是步文博的研究之 一。 他谈到， 放疗是临床上治疗癌症的主要手段， 可以精确聚焦定位病人的肿瘤部位， 并辅以高能 X 射线杀死癌细胞， 达到抑制肿瘤生长的目的。 然而， 大多数乏氧肿瘤对 X 射线不敏感， 从 而限制了放疗技术的发展。目前， 大多数化疗药 物， 如顺铂、 紫杉醇等被广泛用作临床的放疗增 敏剂，然而往病人体内注射这些大量的自由药 物， 常常会对正常组织带来巨大的毒副作用。因此， 需要合成一种新型的多功能纳米诊疗剂来输 运这些具有放疗增敏功效的化疗药物， 从而实现 协同治疗。 为此， 研究人员设计了一种具有核 / 壳空腔 结构的新型多功
15、能纳米诊疗剂， 实现针对恶性肿 瘤的高效诊断以及协同治疗。 步文博说，在这方面他们已经在小白鼠、 裸 鼠身上进行活体动物实验， 起初确实经历了不少 挫折， 但后来总算取得成功。 可以预见的是，通过科研的进一步深入， 这 些成果将会在未来癌症的诊断与同步治疗中具 有更大的应用价值。把陶瓷用到 “天” 上去对于陶瓷， 大家不会陌生， 耐高温、 抗氧化、 寿命长的特点，让其频繁出现在我们生活的周 遭。但你或许不曾想过， 陶瓷有可能通过改造成 为用作火箭、 卫星的部件材料。中国科学院上海 硅酸盐研究所研究员董绍明及其团队就作了这 方面的尝试， 而且成功应用。 董绍明为该实验室结构陶瓷工程研究中心 （复
16、合材料研究中心） 主任、 复合材料研究课题组 组长， 他所负责的复合材料课题组， 在高性能陶 瓷和超微结构国家重点实验室很有特色。 他在接受 中国科学报 采访时表示， 传统陶 瓷都具有脆性， 一敲就碎， 他们将碳纤维或者碳 化硅纤维等引入到复合材料当中， 就成为具有陶 瓷特性的特殊复合材料，既有陶瓷所有的优点， 同时又具备了非脆性。 在航空航天、 新能源等领域， 高性能陶瓷基复 合材料具有重要的应用价值，是新材料研究的重 要方向， 是开发相关技术的重要材料基础， 亦是一 个国家材料科学技术发展水平的重要标志之一。 特别是在飞行器长时飞行、大气层再入、 跨 大气层飞行和火箭推进系统等极端环境下， 具有 耐高温、 高强度、 抗氧化耐烧蚀的高性能超高温 结构材料，成为飞行器发展中一个重大关键技 术， 对飞行器制造与应用起着举足轻重的作用。 在民生方面， 高性能陶瓷基复合材料也可以 得到应用。 董绍明说， 国外不少高档汽车的刹车片 就是用这种复合材料做的。一般汽车刹车片大多 采用合金所制， 使用年限有限， 其安全性和可靠性 也存在风险
