編者按：本文為創(chuàng)業(yè)邦原創(chuàng)報道，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。

作者丨巴里

編輯丨子鉞

題圖丨圖蟲

碳中和、國產(chǎn)替代、制造業(yè)升級等等，對于中國的新材料產(chǎn)業(yè)來說，現(xiàn)在正迎來最好的發(fā)展時機。

張深根教授早在十五年前就開始從事材料循環(huán)利用技術(shù)的科研工作。讓人意想不到的是，他所從事的研究項目不僅是一門苦差事，更是一個地球保護者的工作。

他曾孤身一人潛入到世界知名的電子垃圾集散地—廣東貴嶼，深入一線，親歷了野蠻拆解等早期落后的回收方式。但他沒有退縮，迎難而上，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，幫助當?shù)亟ǔ闪藝鴥?nèi)最大的再生貴金屬產(chǎn)線，將電子垃圾變廢為寶，產(chǎn)生了巨大經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。

日前，創(chuàng)業(yè)邦對北京科技大學新材料技術(shù)研究院副院長張深根教授進行了獨家對話，帶你了解他的科研故事以及他對新材料行業(yè)的最新解讀。

那么，材料行業(yè)為什么如此重要？什么又是新材料呢？

可以說，材料是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎，是人類認識自然和改造自然的工具。人類文明曾被劃分為舊石器時代、新石器時代、青銅器時代、鐵器時代等，由此可見材料的重要性，可謂是沒有材料就沒有如今的人類文明。

所謂的新材料是相對傳統(tǒng)材料來說的。新材料領域很廣，除了傳統(tǒng)的天然材料，都可泛稱為新材料。新材料是先進制造的基礎，也是制造強國的基礎。

比如，高溫合金與功能涂層材料是航空發(fā)動機的關鍵支撐，電子化學品是集成電路制造不可或缺的材料，高強輕型合金等是大飛機等高端裝備的基礎，新型電池材料決定著新能源汽車的續(xù)航能力和快充時效。

一種新材料的突破，往往預示著一個領域的技術(shù)革命，新材料的進步與突破直接關系著我國戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

過去十年，也是中國新材料崛起的十年。目前，全球化學及材料的總規(guī)模為3.8萬億美元，中國占到了37%的份額，達到1.4萬億美元，這意味著中國已經(jīng)成為全球最大的化學和材料生產(chǎn)基地、消費基地。

張深根教授對創(chuàng)業(yè)邦說，體量雖大但并不代表著強大，最重要的是要做一個“力量型的大個子”。與發(fā)達國家相比，我國新材料產(chǎn)業(yè)還存在較大差距，主要表現(xiàn)為原創(chuàng)性的核心的知識產(chǎn)權(quán)較少，關鍵技術(shù)和裝備受制于人較多。

這“一少一多”的現(xiàn)狀，在中美博弈中表現(xiàn)得刻骨銘心。同時，基于歷史思維，張深根教授堅信中國一定會成為世界科技中心。

北京科技大學新材料技術(shù)研究院副院長 張深根教授

孤身深入電子垃圾集散地

探索綠色資源化解決方案

張深根攻讀的博士學位論文方向是稀土磁性材料。1998年，他從中南工業(yè)大學（現(xiàn)中南大學）博士畢業(yè)后，入職北京有色金屬研究總院，主要從事稀土永磁材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，攻克了快冷厚帶產(chǎn)業(yè)化關鍵技術(shù)，將我國燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平提升到國際先進。

2004年，他調(diào)入北京科技大學工作后，開始專注在材料循環(huán)利用技術(shù)領域。張深根從天、地、人三者和諧發(fā)展的大尺度出發(fā)，經(jīng)一年半深思熟慮后，選定了電子垃圾資源化這一難題作為研發(fā)方向。

2006年9月，張深根曾孤身一人深入到世界知名的電子垃圾集散地的廣東省貴嶼鎮(zhèn)調(diào)研。調(diào)研過程中，深入到農(nóng)民的家庭作坊、偏僻的山溝，親眼目睹了那一幕幕野蠻拆解、一股股富含劇毒氰化物的廢水、一團團刺鼻的濃煙……這些對環(huán)境造成的危害，對居民造成的傷害，都深深地刺痛了他的心。

回到北京后，張深根教授一直在思考，如何綠色高效處置電子垃圾，變廢為寶，實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境和諧發(fā)展？他認定一個科研理念：造成的環(huán)境污染、資源浪費，就是技術(shù)不行！于是，兩個月后，他又南下貴嶼鎮(zhèn)。這次調(diào)研，他找到了制約電子垃圾綠色資源化最關鍵之處——廢舊電路板綠色資源化。

因為廢舊電路板電子元器件都可以手工拆解、分選、再利用，剩下的“裸板”，再也無法進行手工拆解，于是采用“王水”將貴金屬溶解，然后氰化鈉萃取貴金屬，剩下的“裸板”再用沖天爐冶煉得到黑銅陽極板，產(chǎn)生了大量二噁英，造成極大的環(huán)境污染和資源浪費。

為了攻克綠色回收廢舊電路板中戰(zhàn)略性貴金屬和銅的難題，張深根教授思考其中的關鍵科技問題，提出了電子垃圾綠色資源化整體解決思路，這在當時也獲得了廣東省教育部產(chǎn)學研合作重大項目的支持。

張深根教授深入一線調(diào)研，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，提出了一套有別于比利時優(yōu)美科公司的工藝方案，組建了一支以北京科技大學為技術(shù)核心的、企業(yè)工程技術(shù)人員和再生行業(yè)管理人員參加的產(chǎn)學研合作團隊，完成了實驗室原理實驗、小試、工程驗證和產(chǎn)業(yè)應用全鏈條的研發(fā)工作，其中的艱辛可想而知。

為了將實驗室成果進行工程化驗證，張深根教授在每一次工程試驗前，都充分設計好方案，做好各種風險預判和預案；試驗中不放過任何一個細節(jié)、任何一個數(shù)據(jù)，全程記錄；試驗后，分析總結(jié)。

經(jīng)過多次工程試驗，終于得到產(chǎn)業(yè)化方案。產(chǎn)業(yè)化過程是最艱辛的，涉及多個政府部門和各種手續(xù)。

張深根回憶說，印象最深刻的兩次，一次是環(huán)評；另一次是聯(lián)動試車。

當時合作企業(yè)決定依托本項目技術(shù)成果進行產(chǎn)業(yè)化，首先面臨的就是環(huán)評。張深根帶領團隊，將整個工藝流程進行詳細編制，闡明工藝原理、設備選型及優(yōu)化、計算能耗物耗、分析物料平衡、測算污染物排放強度、排放濃度，確定年度排放總量等。

整個環(huán)評歷時半年以上，他經(jīng)常帶領企業(yè)技術(shù)人員通宵達旦地工作。功夫不負有心人，終于在2012年通過了嚴格的環(huán)評。企業(yè)也快馬加鞭，僅用一年半時間就建成了一座現(xiàn)代化綠色工廠。

如今，這家企業(yè)已經(jīng)成為我國再生貴金屬最大企業(yè)，也是該領域世界性標桿企業(yè)，建成了國內(nèi)最大的再生貴金屬產(chǎn)線，三年新增銷售42.78億元、新增利潤7.32億元，減少采礦5235萬噸、節(jié)能60.6萬噸標煤、碳減排213.9萬噸、節(jié)水1.16億噸。

而這僅僅是其中的一個案例，其他的產(chǎn)學研合作的例子還有不少。

帶隊做項目時的張深根教授

中國新材料要做個

“力量型的大個子”

張深根教授十五年來所主導的材料循環(huán)利用，順應了國家所提出的“30·60目標”。

9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會期間，中國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。這就是我國的“30·60目標”。“7+1”行業(yè)正在制定碳達峰路線圖，初步形成了共識，認為二次資源綜合利用是碳減排的重要手段之一。

張深根教授說，我國再生金屬行業(yè)起步晚，但發(fā)展很快，技術(shù)、裝備和產(chǎn)業(yè)規(guī)模均得到了飛速發(fā)展，目前已經(jīng)處于該領域的第一方陣，不少方面處于國際突出。接下來，材料循環(huán)利用領域還應繼續(xù)加大科技投入，加強多學科融合，充分利用最新IT技術(shù)，徹底解決全過程結(jié)構(gòu)性缺陷。同時，注重國際標準和國際專利等方面的工作，提供中國版的技術(shù)和標準體系。

實施碳達峰碳中和政策，對我國將產(chǎn)生極其深遠的影響。對新材料領域來說，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級將大大提速，高技術(shù)企業(yè)將得到迅猛發(fā)展，單位GDP排放將作為評價指標。

眾所周知，再生材料能夠極大地減少物耗、能耗和污染物排放。比如，張深根團隊研發(fā)的戰(zhàn)略性金屬再生和廢雜鋁再生目標成分鋁合金等技術(shù)，節(jié)能減排能夠達到90%以上，這也正是在踐行碳達峰、碳中和政策。

過去十年，全球新材料產(chǎn)業(yè)的格局變化巨大，主要是因為中國新材料的崛起。目前，全球化學及材料的總規(guī)模為3.8萬億美元，其中我國的市場份額占37%，達到1.4萬億美元，這意味著中國已經(jīng)成為全球最大的化學和材料生產(chǎn)基地、消費基地。

這得益于我國制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，大公司們勢必要培養(yǎng)國產(chǎn)的供應鏈，新材料的需求將會得到大幅增長。與傳統(tǒng)材料相比，新材料具有更為優(yōu)異的性能和更高的性價比，已經(jīng)成為不少制造企業(yè)原料的重要來源。

張深根教授指出，我國新材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模高速發(fā)展是歷史的必然。但同時，體量大不一定強大，要真正做一個“力量型的大個子”。

首當其沖就需要加強知識產(chǎn)權(quán)的保護。如果對知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)案件聽之任之，必然會降低科研工作者和企業(yè)的積極性。其次，建立科學合理的評價體系，激發(fā)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的活力尤為重要。最后，還需要建立公平合理的營商環(huán)境，做到真正的公平透明。

高投入、周期長的新材料

不再坐冷板凳

雖然新材料這一戰(zhàn)略新興行業(yè)有著巨大潛力，但在過去很長一段時間，相關的投資機構(gòu)數(shù)量并不多，沒有把新材料作為一個核心方向，其根本原因有三點。一是新材料的投資門檻高、周期長，對一般基金來說壓力相對更大。

《Nature Materials》上一項關于新材料商業(yè)化的研究表明，新材料技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化的時間平均十年以上，遠長于軟件技術(shù)；新材料技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化的R&D開銷約為軟件技術(shù)的數(shù)倍到數(shù)十倍，也遠非普通風險投資機構(gòu)所能承擔。

其次，新材料企業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，遠離終端消費者，很難得到市場的直接反饋，在商業(yè)應用之前往往還需要其他技術(shù)的跟進等等，這些都會造成新材料市場高度的不確定性，投資機構(gòu)準確預測市場的難度極大。

最后，新材料技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化之路困難重重，管理風險不容小覷。從小試到中試到最終量產(chǎn)，對生產(chǎn)設備的要求存在量級的差異，任何步驟出現(xiàn)問題都可能會導致較大偏差。

因此，新材料創(chuàng)業(yè)存在著較大的技術(shù)風險、市場風險和管理風險，對風險投資機構(gòu)的專業(yè)知識儲備、行業(yè)研究能力、市場趨勢預判能力等提出了非常高的要求。

不過近兩年，隨著新材料行業(yè)也進入到發(fā)展的快車道。2019年科創(chuàng)板推出，明確指出要重點扶持信息產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥、新材料等六大領域，除了新材料以外，其它領域都需要新材料的支持，因此新材料具有至關重要的地位。

如今，已有不少投資機構(gòu)愈加看到新材料賽道的巨大價值。

有投資人就曾舉了個例子：以前新材料的創(chuàng)新類企業(yè)過去相對比較難獲得下游的應用機會，因為“即使是中國的企業(yè)，也會在全球范圍內(nèi)去購買最好的材料產(chǎn)品”。但隨著外部環(huán)境的變化，培養(yǎng)自己的國內(nèi)供應商已經(jīng)逐漸成為很多大企業(yè)的選擇，例如華為、華星光電、京東方等頭部公司。

張深根教授談到，資本的選擇無可非議，但應當明白在互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)融合是新材料發(fā)展的重要方向，新材料的突破往往能帶來下一場革命。因此，大投入且回報周期長的新材料領域同時也可能是高回報的領域。

對于新材料企業(yè)來說，則應該保持自己的核心技術(shù)的突出性，同時結(jié)合市場需求不斷進行創(chuàng)新，以保證適應市場變化，將科研成果轉(zhuǎn)化為高收益的實際產(chǎn)品。以高回報吸引資本進行大量持續(xù)的投入，推動新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，形成良性循環(huán)。

“高校的核心優(yōu)勢在于創(chuàng)新和研發(fā)，企業(yè)的核心優(yōu)勢在于產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化，而資本是連接這兩部分的重要樞紐?！?/strong>張深根教授認為，這三方應當發(fā)揮各自的優(yōu)勢進行合作。

一方面，高校與企業(yè)之間要有足夠的信任度，同時，高校的研究方向要與企業(yè)的發(fā)展領域高度契合，由企業(yè)緊貼市場提出需求，由高校發(fā)揮創(chuàng)新的優(yōu)勢進行研發(fā)與優(yōu)化；

另一方面要有足夠的資金支持，由資本助力推動產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，與科研院所、企業(yè)合作將科技成果轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品推向市場，真正做到產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新。

張深根教授與學生

產(chǎn)業(yè)化往往卡在了

“從研發(fā)到工程化”的路上

在產(chǎn)學研結(jié)合的過程中，人才培養(yǎng)如何滿足企業(yè)實際的發(fā)展需求，科學研究和企業(yè)發(fā)展的矛盾如何解決等都是老大難問題。

“人才培養(yǎng)要接地氣，應以知識落地及技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為培養(yǎng)方向”，張深根說。人才培養(yǎng)要想滿足企業(yè)實際的發(fā)展需求，應當立足行業(yè)，扎根專業(yè)，因材施教、各盡所長。

他介紹說，國外在人才培養(yǎng)方面較為注重復合創(chuàng)新型人才。同時，注重將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)深入到教育的全過程中，從小抓起，貫穿每個學生整體的教育階段。這往往能夠符合企業(yè)對于創(chuàng)新型人才的需求，同時也有助于培養(yǎng)出真正有競爭力的人才，真正能夠為企業(yè)帶來高價值的人才。

值得注意的是，國外普遍較為注重人才的“個性化”培養(yǎng)，這也與張深根教授的“因材施教，各盡所長”比較相像，注重發(fā)揮學生個人的主觀能動性，為企業(yè)創(chuàng)造新的價值。

那么，科學研究和企業(yè)發(fā)展的矛盾應該如何解決呢？

科學研究尤其是新材料領域的基礎研究往往具有高風險、高投入及長周期的性質(zhì)，這往往和企業(yè)的短期利益相沖突和矛盾。

張深根教授認為，企業(yè)要想持續(xù)發(fā)展，必須持續(xù)創(chuàng)新，在技術(shù)和產(chǎn)品上都要創(chuàng)新，不僅要對已有的工藝及產(chǎn)品進行改進、改造，更要重視原始創(chuàng)新，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品。

企業(yè)在追求短期效益、快速增長的同時，應當將目光放得長遠，關注自身行業(yè)的發(fā)展方向。他建議，企業(yè)可以和科研院所等進行合作研發(fā)，將科學研究和企業(yè)的各自優(yōu)勢結(jié)合起來，以科技創(chuàng)新帶動企業(yè)發(fā)展。

據(jù)介紹，科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化有四大主要環(huán)節(jié)：創(chuàng)意、研發(fā)、工程化和產(chǎn)業(yè)化。創(chuàng)意和研發(fā)過程是高校所具備的優(yōu)勢環(huán)節(jié)，而工程化和產(chǎn)業(yè)化是企業(yè)或者是產(chǎn)業(yè)所具備的優(yōu)勢環(huán)節(jié)。

張深根指出，尚未產(chǎn)業(yè)化的存量科技成果已經(jīng)基本完成了創(chuàng)意和研發(fā)的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在主要解決的是工程化和產(chǎn)業(yè)化問題，其關鍵點就在于要打通研發(fā)到工程化的環(huán)節(jié)。

因此，要想實現(xiàn)突破首先要有突出的核心技術(shù)，其次要建立問題導向的研究過程，找準市場定位與需求，真正做出接地氣的產(chǎn)品與功能。最后要選擇行業(yè)內(nèi)有責任擔當?shù)钠髽I(yè)，借助企業(yè)優(yōu)勢完成最終的產(chǎn)業(yè)化。

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