不再頂刊競賽，這群科學家“寫”出了不一樣的論文

2025-05-12 21:55 知識分子

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知識分子
The Intellectual

第四屆青山科技獎獲獎者
撰文 | 馮灝
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沒有CNS論文（CNS代表Cell、Nature、Science三本頂級期刊），但這位“非主流”科學家、華南理工大學材料科學與工程學院教授王朝仍然獲得了青山科技獎評委的認可，成為第四屆美團青山科技獎得主。
在傳統學術評價體系中，王朝的科研路徑顯得有些非典型——雖然沒有CNS論文，但他用玉米芯和土豆做出了全球第一雙可以完全降解的鞋子。他的成果不在頂刊論文裡，在工廠的萬噸級生產線上。
在綠色低碳領域，中國科學家貢獻了全球第一的論文數量[1]，但在成果轉化上還有很大潛力。根據國家智慧財產權局2022年的中國專利調查報告，高校發明專利產業化率只有3.9%[2]。也就是說，大量的成果藏在論文和實驗室裡。
美團發起的“青山科技獎”試圖提供一個新思路——這個專注在綠色低碳領域的獎項沒有論文門檻，更關注“解決實際問題”的科研工作者。
第四屆十位獲獎者中，有人用土豆、玉米做可降解的輪胎，有人用離子液體捕捉二氧化碳，有人革新煉油技術，有人守護冰川……他們除了是傳統學術圈的“明星”，還用產業化思維打開了一條新路。“把論文寫在祖國大地上！”中國科研的轉型，在綠色低碳領域已經拉開序幕。
01
 冰淇淋很重要，
冰川更重要
2021年開始，青山科技獎得主、南京大學能源與資源學院教授朱嘉及其團隊每年都會去海拔5000米高原上的達古冰川，達古冰川在過去30年裡消融了80%，如今只剩下1.2平方公里的冰體。
醉心於光熱材料研究的朱嘉，最開始研發的輻射降溫材料是為了解決“冰淇淋化得太快”的問題。但南京大學的地學前輩看到朱嘉發表的論文之後找到他說，“冰淇淋很重要，但冰川更重要，全世界的冰川都在消融。”朱嘉和他的同事爬上達古雪山，將材料鋪在冰川表面，然後觀察冰川的變化，冰層斷面見證了改變——3個月增厚1.5米，消融速度驟降80%。“這就像給冰川蓋了一層高階防曬衣，不止反射太陽光，而且輻射能量。”他說。
朱嘉團隊在達古冰川開展保護實驗
王朝也試圖在龐大難解的環境議題中發現具體的解決路徑。
比如他經常留意大街上的汽車輪胎。全球每年消耗輪胎超過10億條，這些來自石化原料合成的傳統橡膠製品，降解需要數百年。
更讓王朝憂慮的是輪胎的橡膠磨屑，這些磨屑隨著飛馳的汽車，滲入土壤、地下水、湖泊和大海里，還有的被魚類吞食，最終進入人體。2021年發表在Environment International上的一篇文章首次發現在人類嬰兒胎盤中存在微塑膠[3]，2025發表在Nature Medicine的文章首次確認微塑膠可在人體大腦中累積，並且其濃度在近年顯著上升[4]。
“如果能開發出可自然降解的橡膠，磨損的顆粒就不會變成微塑膠汙染土壤和水源，”王朝說，“很早以前我就在想，如果能造出一種材料，用完後消失得像落葉一樣，該多好。”
在攻讀博士學位期間，導師告訴他——要用大宗的原料和簡單的方法，做出最有用的東西。師徒走了一條在當時無人問津的路——用土豆、木薯粉、玉米芯作為原料合成橡膠，這些生物基橡膠的原料從大自然中來，來源豐富，又能快速再生。這種可降解橡膠的特殊結構能讓微生物輕鬆分解它——微生物會先把橡膠拆成小碎片，再一點點“吃掉”，最終在自然裡降解消失。 
這是一條全新的路徑，實驗更像是在黑暗中摸索。數不清的失敗過後，最終研發出符合國家標準的橡膠材料——力學效能接近傳統橡膠，堆肥環境下3個月降解率超70%，這些橡膠變成了水和二氧化碳，需要說明的是，當生物基橡膠材料分解時，釋放的二氧化碳是植物在生長過程中吸收的碳，因此從生命週期來看，這部分碳排放可以被認為是碳中和的，即不會增加大氣中的淨碳排放。隨後，他們用這種新型的綠色材料替代了傳統的鞋底，生產出全球第一款全生物基的可降解鞋。王朝將首批製成的500雙鞋全部送給了學生。
王朝用土豆、玉米等為原材料製備成的可降解鞋
長久以來，全球的鞋廠都在尋找一種可降解橡膠，用來替代傳統的橡膠鞋底。當王朝團隊的生物基可降解鞋底成功之後，真正意義上的可完全降解的鞋才成為了可能。在堆肥條件下只需要幾個月，廢棄的鞋就會完全消失在土壤裡——而不是等待數百年。看到這裡，你也許會想，鞋子會不會穿著穿著被降解了？事實上，王朝老師團隊在耐磨性等方面做了非常多的實驗工作，日常穿著並不會降解。
國內外的各大運動品牌、鞋企聞風而來，向王朝丟擲了橄欖枝。王朝最後選擇了國內品牌，他說，如果我和國外品牌合作，人們會說是國外的大品牌解決了廢棄鞋子的汙染問題，我們只是為別人做了嫁衣。“我希望是我們中國最先做出來可降解鞋，哪怕不宣傳我們的橡膠，那也是我們國家自己的東西，是完全不一樣的。”
02
 科研馬拉松與長期伴行者
生態學家喬安娜·梅西在《大轉折》中寫道，從工業增長社會向生態可持續社會的轉折，也即從自我毀滅的經濟模式，轉向與自然和諧、面向未來的經濟，它囊括了那些為尊重和保護生命而採取的所有行動。
道理已經再清楚不過，而美團青山科技獎想做的，是真正陪伴一位位科學家，把“道理”變成一天一天的科研。
青山科技獎迄今已頒發4屆，累計有39名青年科學家獲獎。他們每人獲得稅後100萬元獎金，用途沒有任何限制，科學家們可以自由支配。
這份陪伴在當下的中國更顯珍貴，因為低碳技術正在重塑未來經濟版圖。牛津經濟研究所釋出的一份綠色經濟報告估計，“到2050年，低碳技術將為當年的全球經濟帶來價值10.3萬億美元的新產業。”
低碳產業龐大的體量對每個國家都是一次新的機遇，在這場各國紛紛入場的“綠色競賽”中，大家都站在同一條起跑線上，誰能率先突破技術和產業化瓶頸，誰就能定義下一代的行業標準，佔據市場和話語權。
和所有新興技術一樣，這是一場需要耐心的競賽。
幾乎每一個青山科技獎的獲獎者，都經歷過這樣一段艱難的時光。20多年前，低碳還是一個要坐冷板凳的領域：因為是一個未知的領域，很難申請到研究經費，成果也很難獲得認可。
在這場綠色低碳的科研馬拉松中，每一位科學家都曾經是一位孤獨的跑者。他們面對的不僅是技術的難關，更是時間的考驗。正如一位青年科學家所言：“科研是一場沒有終點的長跑，我們只能在黑暗中摸索，直到找到那一束光。”
得益於中國在第75屆聯合國大會正式提出的雙碳戰略——2030年前實現碳達峰、努力爭取2060年前實現碳中和，低碳領域的科研經費，開始迅速增長，社會的關注更是推著所有人前進。
後來，美團這樣的社會力量也加入了進來。為鼓勵更多科學家投身綠色和可持續領域的研發，2021年開始，美團投入5億元設立公益性的青山科技基金，併發起“青山科技獎”。
青山科技基金的選擇，正是基於對這一領域的深刻理解與使命感。美團的使命是“幫大家吃得更好，生活更好”，而綠色低碳是實現這一使命的重要路徑。美團核心本地商業CEO王莆中說，設立青山科技獎，不是為了追求經濟回報，而是希望能夠著眼未來，甄選出低碳領域裡的先進技術和研發人才，讓他們能夠心無旁騖地投身科研事業，發揮出最大的創新潛能。
美團青山科技獎希望能在這些跑者的跑道上點亮一盞燈。它不僅提供了資金的支援，更為他們提供了可以安心奔跑的信心。科學家們可以放下短期的壓力，專注於那些真正重要的問題。正如一位獲獎者所說：“美團的資助讓我能夠專注於解決那些真正重要的問題，而不是被短期的成果所束縛。”
一個有活力的科研資助體系，政府支援和社會支援互相補位，缺一不可。2021年美國聯邦政府提供了40%的基礎研究資助，而企業提供了36%，幾乎是同等重要。
在中國，社會力量對科研的資助剛剛起步，目前，美團的青山科技獎、騰訊的科學探索獎、阿里的青橙獎被視為關注青年人才的三大社會科技獎。探索獎鼓勵從零到一，青橙獎致力於發掘青年學者，青山科技獎則專注綠色低碳技術的轉化和產業進步。
政府科研基金的申請通常需要提供比較完整的研究資料和結果，獲得多數同行專家的認可，這對於全新的探索而言是很難的。而社會資金的優勢在於它的靈活性，有了社會資金的參與，就可以針對新興領域和技術進行大膽有力的支援。其中，企業設立支援青年科學家的獎勵，成為社會力量設獎的重要組成部分，與既有獎勵體系共同構成了更為完善的科研支援力量。
對科學家而言，創新無法一蹴而就，失敗是常態。尤其在低碳這樣的新興技術領域，研發時間長、成本高、回報慢，但能產生巨大社會效益。青山科技獎想為科學家提供艱難時期的陪伴，能給予他們一些力所能及的幫助，幫助他們跨越漫長的週期。
“美團有長期投入的耐心，願做科學研究的‘鋪路石’，”王莆中說。
為了開發生物基可降解橡膠，王朝和導師花了近20年時間。 剛開始的時候，生物基可降解橡膠不為大家所關注，除了申請專案經費、發表論文非常困難，做一款原創性材料的實驗過程中也遇到各種各樣的困難。
王朝甚至半開玩笑，如果當時有青山科技獎就好了，“（做可降解橡膠）可能會縮短幾年。”
03
  所有的問題都服務於成本
第四屆青山科技獎得主、北京理工大學前沿交叉科學院教授陳棋把研發新材料比作開地圖——傳統光伏材料晶矽是座燈火通明的現代都市，而新型光伏材料鈣鈦礦是片籠罩在濃霧裡的原始森林。摸索其間，會讓你想起遊戲《文明》裡的設定：當你用開拓者模式走進黑色區域，等待你的是意想不到的驚喜或危險。
2013年，陳棋在美國加州大學洛杉磯分校首次接觸鈣鈦礦太陽能電池時，它的光電轉化率僅為10.9%，但其獨特的物理化學性質讓人著迷。彼時的研究才剛剛起步，“全世界可能只有不到十個團隊在研究它”，領域裡有著大量低垂的果實，“我們很快就做出19.3%的效率。”
十多年後，單節鈣鈦礦太陽能電池效率已達26.9%，非常逼近晶矽電池的27.3%，鈣鈦礦/晶矽疊層電池則突破了34.6%，陳棋也看到了鈣鈦礦太陽能電池實現大規模應用的可能性。
如何提升鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率?——為光生載流子鋪設高速“公路”。在從光到電的轉化過程中，光生載流子通常要穿越微米級的“崇山峻嶺”，還要躲避各種“陷阱”，沿途難免撞得鼻青臉腫；而在鈣鈦礦電池中，透過給它們修建磁懸浮軌道交通，載流子能以最少的損耗達到目的地。
當被問起這種爆紅的新型環保材料技術轉化最大的障礙是什麼時，陳棋毫不猶豫地回答，“成本，光電轉化率、電池壽命、穩定性、良品率，我們關注的這些指標歸根結底都體現在成本上，其實所有的問題都是成本問題。”陳棋說，“光伏技術之間的激烈競爭，就是看誰能更便宜地產電。對於使用者而言，電是沒有區別的。所有創新最終都要換算成電站賬本上的數字。”
對成本敏感，幾乎是青山科技獎獲獎者的共性。因為對於低碳技術應用，幾分錢的成本差別，就可能成為決定一項技術能否商業化的分界線。
來自中國石油大學（北京）的趙亮，因其團隊開發的降碳減汙技術在石油化工生產中的應用獲得了第四屆青山科技獎。在知道自己獲獎的時候，趙亮有些感慨，“這個獎項對於我們這個行業的科研人員起到了導向的作用，光是有一些idea還不夠，更重要的是把這個idea應用到實際生產當中，幫助企業獲得更大的效益和進步。”
其實在此之前，趙亮經常奔波于山東、內蒙、陝西、寧夏等各地的煉廠，“企業有自己的科研能力，可以解決很多技術和生產難題；作為高校，需要利用自己的優勢在突破創新上發揮力量，解決國家重大急需問題、為行業可持續發展提前佈局。當然，實驗室做出的技術，最後還是要依靠企業來幫助實現落地生產。”
回想起在和企業的不斷合作中，趙亮說，“企業對於新技術的經濟技術指標是非常關注的，這也不斷提醒我們不能做只存活於實驗室的科研，要在創新的同時注重經濟性、實用性和可行性。只有創新、環保、高效、效益好的技術才能實現‘把論文寫在祖國大地上’的目標”。
同為獲獎者的清華大學化學工程系的教授徐建鴻說，“清華有一句話叫頂天立地，頂天就是要做從0到1的原創突破，立地是1到100，也就是我們要把一個新技術慢慢實現轉化，走好最後一公里，服務於企業產生經濟效益，或是服務大眾產生社會效益。我想，這也是青山科技獎秉持的理念。”
04
  科研價值有了新的題中之義
在徐建鴻看來，來自企業的科技獎項，對於這些從事基礎研究，或者應用技術研究的年輕學者來說，是一種外在的推動。因為學術圈有它固有的一套晉升渠道，而企業注入了激發青年科研人員創新的資金，是在原有路徑的基礎上，提供了更多的更新的維度。
來自企業的資助能夠提供不同於政府資助的科學生態，比如騰訊的科學探索獎讓科學家們嘗試最大膽、最瘋狂的科學設想；而青山科技獎則關注新技術的轉化，他們更願意獎勵從實驗室走向生產線的科學家們。
中國科學院過程工程研究所研究員何宏豔所在的研究團隊聚焦二氧化碳的資源化利用過程，開發了限域離子液體的複合膜材料，實現了工業廢氣中的二氧化碳到高值化學品的華麗變身，何宏豔說：“在這裡，我深刻體會到了科技的強大變革力量。”
“有時，傳統方法像在迷宮中摸索前行，而我們所做的，就是希望為每個分子裝上‘路燈’。” 何宏豔說。在他們團隊設計的離子液體複合材料中，陽離子如同智慧腳手架，陰離子則是功能各異的模組。透過調節陽離子側鏈長度、構築不同的官能團，並結合多樣化的基底材料，他們讓這些微小的“建築單元”既能捕獲二氧化碳，又可能為催化反應提供微型工廠。最終，他們成功地將被視為廢氣的二氧化碳轉化為重要的化工產品，真正實現了“變廢為寶”。
從實驗室的小規模（克級）到工業生產的噸級，這一過程遠非簡單的數字遊戲，而是充滿了未知的挑戰。從實驗室的瓶瓶罐罐到工廠的萬噸級工程，如何將實驗室的理想資料轉化為工業產線上的可持續生產，是拷問這些科學家的終極試煉。
陳棋的團隊從實驗室轉向中試車間，面對的全是新問題：如何讓指甲蓋大小的電池穩定工作25年？如何在1米×2米的元件上保持效能一致？“中試車間的問題比實驗室複雜一萬倍。”他感慨。
實驗室的儀器可以精確地控制0.1℃的溫度波動，但在千噸級、萬噸級產線的宏觀尺度上，精確控制變得艱難，而誤差會在連續化生產中引發鏈式反應。舉個例子，實驗室燒杯裡的磁力攪拌，在工業裝置中變成了價值昂貴的螺旋槳葉，物料黏度的細微變化就會直接影響熱傳導，這就是產業化的殘酷。
2023年，教育部等五部門印發《關於完善科技成果評價機制的指導意見》，首提“破四唯+立新標”：破唯論文、唯職稱、唯學歷、唯獎項；立以質量、績效、貢獻為核心的評價體系。青山科技獎的實踐提供了一種樣本：其評審標準中，應用價值、社會和環境效益都佔有一席之地。
由“頂刊競賽”轉向“問題驅動”，青山科技獎認可“解決真問題”的價值，哪怕這些問題尚未寫入教科書。“我們需要能體現出產業化貢獻的指揮棒。”來自青年科學家們的建議，道出了科研評價體系的兩難。在高校，發頂刊論文仍是晉升“硬通貨”，不少研究被困在實驗室裡，而產業化成果又難以量化。
青山科技獎申報者提交的答辯資料中，除了傳統的獎項和論文外，往往還會體現既往成果和在研專案在實際生產、生活中已產生或將會產生什麼樣的影響。
獲獎者和青山科技獎是雙向選擇，朱嘉也很讚賞青山科技獎的理念，他對科學與技術的分野有著清醒認知：科學陽春白雪回答為什麼，技術解決世俗生活怎麼辦。科學與技術如同河流的兩岸：科學探索自然的奧秘，技術架起通往彼岸的橋。
訪談時，這些科學家有的在去工廠和企業的路上，有的即將去新的產線實地考察，他們/她們都將探索更多的實際問題。這些不斷提出、不斷解決的實際問題或許不在頂刊論文裡，但它們正在工廠、冰川和消費者的腳下，書寫另一種答案。

參考資料：

[1]https://www.istic.ac.cn/ueditor/jsp/upload/file/20240925/1727235119186017876.pdf
[2] https://www.cnipa.gov.cn/attach/0/5485425747ed467397ebabdbc317293a.pdf
[3]A, Antonio Ragusa , et al. Plasticenta: First evidence of microplastics in human placenta. Environment International. (2021)
[4]Nihart, A.J, et al. Bioaccumulation of microplastics in decedent human brains. Nature Medicine. (2025)
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