由真空玻璃技术的发展谈创新

    真空玻璃实即“平板保温瓶”，1893年Sir James Dewar发明保温瓶后科学家就开始探索，一百多年来专，由悉尼大学应用物理系真空玻璃研究组进行的实验室研究阶段，这一阶段成果卓著，表现为制成了世界第一批高保温隔热性能且面积达到1㎡的真空玻璃。样品在国际上进行了展示；在总结关键工艺技术的基础上申请了几项国际专利；掌握了关键技术、经验和诀窍；研制了实验室用高精度热导测量仪，做了大量测量工作；在上述工作的基础上作了系统的理论研究，发表了一些高水平的论文，其中一篇论文获得了国际太阳能协会颁发的鲁道夫最佳论文奖。以上工作得到国际上高度评价，被称为“开创了真空玻璃发展的新纪元”，悉尼大学的成果也获得澳大利亚科技大奖。这一阶段的成果为真空玻璃产业化奠定了基础。    第二阶段大体上从1995年至1998年，是真空玻璃由实验室向生产的转化阶段。以争抢世界最新技术著称的日本人，最先开始了真空玻璃产业化的中试。日本板硝子株式会社1995年底率先和悉尼大学签定了专利技术使用权转让合同，经过该公司技术人员和悉尼大学专家的共同努力，于1997年1月在京都建成世界第一条真空玻璃生产线，并实现了高难度的支撑物自动布放。日本各大报纸争相报道“神奇玻璃”问世，使科学家的百年梦想成真。{TodayHot}    第三阶段大体上从1998年至今，一方面，日本板硝子在茨城建成自动化程度更高，年产量达到五十万平米的生产线。由于采用了悉尼大学研发的高温（350℃）排气技术，使真空玻璃寿命提高，同时，也开发了夹胶真空玻璃等新品种，解决了安全性问题。另一方面，我于1998年底从悉尼大学回国，开始了以“新立基真空玻璃”为代表的真空玻璃研发和产业化进程。经过8年艰难奋斗，与一批学者和老、中、青技术人员的合作下，作了大量的实验室试验和产业化中试，取得了令人瞩目的成果，突出表现为：    1、在真空排气方面作了大型真空炉高温排气，水冷排气头高温排气等试验，为建立连续式真空排气炉取得了数据和经验，也实现了小批量试生产。2、为解决真空玻璃的寿命问题，除采用高温排气技术外，在置入吸气剂方面提出了创新性构想并通过大量试验证明了可行性。试制了世界首批带吸气剂的真空玻璃。3、试制成国内首台支撑物自动布放及合片、布粉联合机组。4、研制成国内首批生产线用高精度真空玻璃热性能快速检测仪。5、提出了连续式封边及应力控制的理论构想并研制成世界首台连续封边炉，试运行制作的真空玻璃已达到原定的封边指标。此成果与上述诸成果结合，为建设全连续式真空玻璃生产线奠定了基础。6、申请了二十多项专利，其中有些在国内外具创新水平，并积累了相当数量的技术诀窍（Knowhow）。撰写了一批理论上严谨且有实验数据支撑的论文。7、研制成“真空+中空”、“真空夹胶”等一系列组合真空玻璃产品。8、建成了以北京天恒大厦和清华大学超低能耗楼为代表的一批真空玻璃试验工程，天恒大厦层高22层，共用真空玻璃近一万平米，其中一半是大面积幕墙，是世界第一座全真空玻璃大厦，也是世界第一座采用大面积真空玻璃幕墙的大厦。其组合真空玻璃的K值接近1wm-2k-1，这是其它玻璃难以达到的。    可以自豪地说，目前中国在真空玻璃的研究和试验达到的高度和深度都已经达到国际领先水平，但产业化还未达到日本的水平，需再进一步加大力度，加快步伐。“北京新立基真空玻璃技术有限公司”作为一个中小企业，其股东能高瞻远瞩，尽力投资支持此事业并达到目前的程度是很不容易的，应予以充分肯定。我从1990年离开北大物理系到悉尼大学研发真空玻璃至今已经十六年，其中国外八年，国内八年，一路走来，尝尽创新之路的酸甜苦辣，在此谈几点体会：    1、创新动力源自创新理念，创新理念就是要敢于想前人没想过的事，敢于做前人没做过的或没做成的事。俗话说就是要做敢于第一个吃螃蟹的人。    我1990年到悉尼大学应用物理系时，当时真空玻璃研究组只剩R.E.Collins教授一人，唯一的研究生转到瑞典去研究别的项目了，在此之前，位于美国克罗拉多的太阳能研究所（SERI）在D.K.Benson教授领导下的真空玻璃研究在经历了几年耗资不匪的实验后也宣告下马了。周围的同事也不看好此项目，一来认为学术上“不够物理”，没什么水平，写不出高水平论文，二来更主要的是认为“把暖水瓶作到窗上”是匪夷所思的幻想，不可能实现。投入的精力将无功而返。有的中国留学生说这是“Collins的浮夸风，千万别陷进去”。还有位中国博士留学生好心地劝我：“这么大岁数好不容易出了国，这里又没人管你，赶快去打份工，赚些钱带回去，还上什么班？”。确实，那时在澳洲的中国留学人员中，很多人都在打工赚钱。当时，除了科林斯教授一再向我说明此项目的意义，动员我从事此研究外，其他都是负面的影响。当时一方面我被他对科学执着和勇于创新的精神所打动，一方面我也想：很多过去不敢想的事，现在都已变成了现实，暖水瓶、电灯泡、电视显象管等数不清的真空器件都已进入千家万户，真空玻璃技术比显象管难吗？难道就难到无法解决吗？国家和父母培养了我几十年，难道就没有勇气去攻克这个难关吗？科林斯这个外国人有这个胆识，我这个中国人就不如他吗？在北大几十年培养出的一股豪气让我下决心选了这个项目，而且既然选了这个项目，就要做出成绩来。现在回想起来，当时悉尼大学物理学院给我选择的三个研究课题中，真空玻璃是“最不物理”的，前景也是最渺茫的，如果当时没有创新的理念也就不会选择此项目，一念之差可能使我与真空玻璃研究失之交臂，从而改写后半生的历史。    第二次对我创新决心的考验是在1998年后，当时我在悉尼大学已有了收入不错的稳定的职位，和科林斯教授合作申请的国际专利已转让给日本板硝子。报效祖国人民和回国侍奉年迈的父母之心日益强烈。我回国的想法得到不少支持，印象最深的一是我国深圳特区的创始人之一，时任招商局董事长的袁庚老先生，他在参观我的实验室后鼓励我回国创业，他说你出国这么多年，国内变化很大，玻璃工业也今非昔比，像蛇口就有南玻，是很先进的企业，生活条件也大不一样，他要我一定到蛇口看看。当我后来回国时，他亲自陪我看了蛇口工业区和南玻外景，并到山顶指给我看当年林则徐抗英的海湾，让我十分感动，坚定了回国的决心。另一位是时任中建总公司总经理的马挺贵先生，在参观我的实验室后想在国内上这个项目。我当时通过科林斯教授想让日本板硝子和中建合作，被日方拒绝。后来台湾工研院能源与资源研究所陈凌源所长建议悉尼大学和日方与该所三方共同研究真空玻璃，也被日方拒绝，这些事让我很不愉快，更坚定我回国继续创新的决心。{HotTag}    当时也有人劝我不要回国，有些是从生活等方面着想，我不多考虑；有些则是从业务上着想，比如有一位中科院的高工就说他切身的体会：“在中国要让工人作好灯泡都很难，真空玻璃想都别想”。还有人认为对中国来说，真空玻璃即使能生产也卖不出去，太超前了。还有些人担心我回国后绕不开原来在悉尼大学申请的专利，陷入专利权纠纷。对这类问题我仔细想了又想，中国目前是落后，难道永远甘心落后吗？难道就永远用不起高档玻璃？科学无止境，专利也是不断发展的，为什么我就不能用新的发明来替代老的发明，用新专利替代老专利，我要么就不回国，要回国就要把真空玻璃做得更好。抱定了这个决心，到1998年底开始了回国创新的历程。回想起来，没有当时的“一念之差”也就没有后来在中国的一系列创新事业。    2、创新者要有锲而不舍，百折不挠的奋斗精神；政府要从体制和政策层面构建创新体系；企业和科研单位则应成为创新的摇篮。前者是创新尖兵，后二者则是后盾，又是最大受益者。    悉尼大学的真空玻璃研究前后得到四方面的资金支持：澳大利亚能源基金；沙特阿拉伯王子基金（支持节能研究的基金）；悉尼大学科研资金；日本板硝子公司资助。体现了政府、社会、企业三方面对创新研究的支持。我刚回国时，由于国内对真空玻璃技术不是很了解，而且国内支持创新的财经体制不健全，真空玻璃的研究没有受到政府和企业的支持。一些打着“风险投资”旗号的企事业单位也不敢做第一个吃螃蟹的，而且有些地方和行业贪腐盛行，申请到一碗粥先要倒走小半碗，这些都使得新技术的研发显得艰难。    创新过程不可能一帆风顺，不可预见的困难一个接一个。没有强有力的支持是坚持不下去的。记得1992年我试制成尺寸为1m×1m厚度为6mm的真空玻璃，在测试台上测出了优异的性能，我和科林斯非常高兴，以为世界第一块大面积真空玻璃诞生了。但在搬离测试台时，玻璃边缘突然破裂了，只好失望地说了句“bad luck！”。有“而今迈步从头越”的感觉。由此悟出了边缘应力的破坏性机理。又经过近半年的努力，改进工艺，终于在1993年制成了世界第一块性能合格的真空玻璃。    这样的困难一个又一个地克服，比我原先预计的两年完成攻关多花了六年时间。北大也因我逾期不归以“自动离职”除名，使我伤心不已。在1997年日本在京都的生产线开始生产后，又发现真空玻璃的真空度在太阳光辐照后出现相当大的衰变，后来的研究证实是紫外光光子激发出玻璃表面的CO2和CO气体所致，这样的结果又导致真空玻璃工艺的重新检讨，进而研究高温排气的新工艺和新方法，生产设备也要相应改造。　　在我回国后的产业化过程中，许多设备都是前人没有做过的，每一项设备的投入都是数以百万元计，每一型都不可能是完善的，每改一型就是一大笔投入，所以要创出一个新的产业，没有有力的支持是不可能的。光靠一个中小企业的投入也是很难完成的，这是回国后进展不快的一个重要原因。中国要成为创新型国家，除鼓励企业重视和支持创新外，政府应加大对创新的投资力度并推动社会力量支持创新事业。    政府对于创新成果的精神鼓励和支持也是非常重要的，首先政府要作实事去支持企业创新，据说当年日本科技厅到澳洲考察回去就向日本板硝子推荐了真空玻璃项目，板硝子很快就与悉尼大学洽谈，这反映了政府和企业都有抢占科技前沿的超前意识。真空玻璃开始生产后，日本能源部门又给了节能大奖，每个产品上都贴标签，而且税收上对此产品的用户给予减免，这类的例子在各国都有。    3、创新人才的培养和选择是建立创新型国家的重要条件。西方发达国家在这方面积累了相当的经验而且形成了合理的体制和政策。我国应借鉴西方经验，形成适合中国国情的人才培养和引进体制和政策。    在北大33年和悉尼大学8年的体验深感我国教育重基础知识和基本功的训练是对的，也是不可忽视的，但从小学到大学太重视书本知识和考试能力的教育体制限制了学生创造精神的培养，这不仅是影响了有创新精神科学家、工程师、设计师的培养，也影响了有创新精神的工艺师、技师和技工的培养。悉尼大学物理系当时有一位苏格兰裔老技工，技艺精湛且富有创造力，我如果有一个新设想需要加工一个零件，画个草图请他加工，过两天他给我做出来的东西就像是工艺品。他就这样每天都在精益求精地“制作”着，并为自己的杰作感到骄傲。他和另外几位技师成为应用物理系创新的基础，让我回想起过去北大物理系的一些老技工、老师傅，他们同样地为科研做出了杰出的贡献，但类似这样的人，我回国后已很难见到了，已是后继无人了。多层次，多样化的创新人才是创新的源泉。人才的来源一是“国产”，二是从外国引进。政府应从体制和政策上促进人才的交流。企业也要有这种眼光，以我亲身体验为例，1992年当我做出一些成绩并申请专利后，克林斯教授急切希望我加入澳籍，我想一方面是为了让我取得稳定工作，安心工作，另一方面也是防止技术流失，同时也便于到世界各国申请专利和交流技术。他和悉尼大学协商后向移民部担保我移民，移民部指出可以按特殊技能人才类别快速通过，但他们有严格的法律程序，例如其中一条规定是必须在三份大报刊登招聘广告后通过竞争取得悉尼大学职位，这样才能证明你是澳洲确实需要的“special skill”人才。这种既宽松又严格按法律执行的移民程序确实网罗了不少人才，而且是各种不同类别，不同层次的人才。因为“特殊技能”可以是科学家，也可以是体育世界冠军、著名艺术家，也可以是工艺师、顶级厨师。虽然每年名额只有一、二百名，但不断为澳洲网罗了不少人才，加上计分移民等等移民类别，澳洲每年的“无形收入”相当可观。仅我所在的真空玻璃研究项目就先后有三位中国博士（其中包括一位中国香港博士），一位德国博士，一位加拿大博士，两位澳洲博士参加过工作，最后非本国的都已移民澳洲，参与过的访问学者和交流学生则来自瑞士、瑞典、罗马尼亚等许多国家，人才和学术的交流对创新起了极大的推动作用。    4、政府和企业要大力鼓励专利申请，要建立健全完善的专利申请和审批等一系列规章制度。    在悉尼大学时，大家都在努力发掘“新创意”（New idea），有了新的创意，赶快去试验，看看能否成功。当你试成了，会有“受宠若惊”的感觉，科林斯就会很快起草专利申请原件，请专利公司写专利文件并申请专利，专利意识是非常强的，而且国外申请专利的审查比较严格，一般要作国际国内检索后才能批准，申请的费用也很高，悉尼大学为申请真空玻璃国际专利花费上百万澳元（1澳元≈6元人民币）。而且因为专利是无形资产，具含金量，所以一般都要明确申请人的权益。比如1998年当我要回国前，科林斯教授就提出和我签一个将来有利益时五五分成的协议，这些都是非常规范的行为，也得到政府和企业的认同。{TodayHot}    回国后，我发现国内在专利方面的制度急需完善。举一个我感受很深的例子：真空玻璃中如何置入吸气剂以延长寿命是一个难题，由于真空玻璃生产时要经过将近500℃的封边工艺，置入的吸气剂会氧化失效，当年我们曾和世界最权威的意大利吸气剂生产厂的专家讨论，都没有解决，我也一直在冥思苦想着，2001年初，有一天夜里翻来复去的想，突然想起了把吸气剂激活并“包封”起来防止氧化，等真空玻璃制成后再“解封”吸气的妙法，半夜爬起来查阅资料把想法完善，有信心难题已解决了，欣喜万分，准备立即申请专利。正好当时公司开董事会，我在会上作了汇报，讲完一点反应都没有，我心里一阵凉。我想可能他们一是不懂，二是这些事不在他们的兴奋点上。此后也没有人主动问我此事，自己花钱申请了国内专利，断断续续作了些实验，由于经费等原因，过了五年多才把实验完成，证明这是唯一可行的成功方案，也发表了文章。可惜的是耽误了五年时间，而且由于财力有限，没有申请国际专利，这是无形资产的巨大损失。我有时感叹地对同事说：“如果我这些发明是在悉尼大学或日本板硝子…”中国要成为创新型国家，专利意识首先要在各级政府领导和企业领导人中生根。    中国的专利制度也需要进行改革，我特别感到不进行实质审查的“实用新型专利”制度虽然使专利申请快捷方便，但弊端也非常突出，以真空玻璃为例，许多实用新型专利是重复多年前别人的权利要求或者是不科学而不可行的，但由于获得授权而助长了侵权和假冒伪劣产品，甚至发生利用侵权和不可行专利申请到国家大笔无偿基金的可笑事例。另外发明专利审查也不严，从而加剧创新领域的不正之风。应该从制度和管理上纠正。    对专利发明的鼓励和奖励措施应该从政府到企业层层落实，根据2001年“中华人民共合国专利法实施细节”第六章第七十四条规定：“被授予专利权的国有企业事业单位应当自专利权公告日起3个月内发给发明人或者设计人奖金。一项发明专利的奖金最低不少于2000元；一项实用新型专利或者外观设计专利的奖金最低不少于500元”。且不说规定的金额是否过时，全国有多少企业在认真执行此规定?又有多少企业对专利发明大力鼓励支持？不落实这些政策，不大力鼓励发明创新，建设创新型国家，成为专利大国就难以成为现实。    虽然还有不尽人意的地方，但是经过多年艰难的创新之路，真空玻璃作为建材行业的新生儿，已得到政府和各方的关注和支持，“大规模生产真空玻璃的产业化技术”已列为我国建材行业十一五规划的优先发展方向并已在建设部科技司立项并进行了验收。2005年新立基公司得到北京市科委和发改委创新基金的两项奖励，除已完成的十多项工程外，多项重要新建工程或节能改造工程已将使用真空玻璃列入计划。新立基公司的连续化生产线已开始试生产，更多更好成本更低的产品将进入市场。相信在中央提倡“自主创新”和“节能省地”两大政策鼓舞下，真空玻璃产业将在中国大地茁壮成长，成为玻璃深加工行业的一支新军。    谈及“创新”这个广泛议题，有感而发，由国外谈到国内，完全是个人随感，错误及片面在所难免，目的是抛砖引玉，引发思考和讨论。

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