廖洪钢采用团队开发设备在电子显微镜中进行原位实验研究。
东南网2月9日报道（福建日报记者 李珂 文/图）
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近期发布的2024年度福建省科技奖榜单上，厦门大学廖洪钢与福州大学王亚雄两位教授的故事颇为亮眼。一位在纳米世界“凿壁偷光”，让中国原位电镜技术跻身前沿；一位在零下40摄氏度的极寒中，成功“唤醒”氢燃料电池。他们分属微观与宏观不同领域，却凭借三把相似的“钥匙”，打开了原始创新通向未来产业的大门。
第一把“钥匙”是敢闯敢试的自主创新。廖洪钢团队用15年，从零搭建自主系统，推翻百年认知；王亚雄团队直面产业痛点，攻克氢燃料电池动力系统能耗高、操作参数调控粗放、低温环境适应性差等行业瓶颈。
第二把“钥匙”是久久为功的坚守精神。无论是经费枯竭时的坚持，还是成果空白期的埋头钻研，他们都诠释了“甘坐冷板凳、敢啃硬骨头”的科研本色。
第三把“钥匙”是立足产业的转化自觉。廖洪钢创办企业，让高端仪器实现国产替代并走向世界；王亚雄通过产学研合作，3年直接带动产值超16亿元。他们共同实现了“科研—产业—反哺科研”的良性循环。
这两条并行的科研轨迹清晰表明：面向国家重大需求，以十年磨一剑的定力实现自主突破，并深度融入产业生态，才是通向科技自立自强、催生未来产业的关键。他们的故事，远不只获奖。
廖洪钢：在纳米世界点亮一盏“中国灯”
2025年末，一项来自福建的科研成果，再次定义了人类观测世界的极限。厦门大学廖洪钢教授团队凭借“原位电化学电子显微系统”，荣获2024年度福建省科技进步奖一等奖。该系统不仅突破了传统电镜只能在真空条件下观测静态样本的局限，更标志着微观科学研究正式由“拍照”迈入“录像”时代。廖洪钢对此总结道：“我们让电镜‘看见’了液体中动态的反应过程。”
作为最早一批开展原位液体透射电镜研究的开拓者之一，廖洪钢团队的探索始终具有前瞻性。从博士和博士后工作阶段就开始进入原位液体电镜研究的探索，完成了原位液体透射电镜的开创性研究，相关成果于2012年、2014年两度发表于《Science》期刊，被评价为“颠覆认知”。2023年，他们利用自主研发系统，在国际上首次于原子尺度观测到锂硫电池中独特的“电荷存储聚集反应”，成果发表于《自然》期刊，并入选当年“中国科学十大进展”。该突破不仅揭示了电极界面反应的微观实景，也让原位液相透射电镜技术重回学术聚光灯下。
走进厦门大学化学化工学院、表界面化学全国重点实验室，没有科幻感，只有仪器管线与科研日常。银白色“原位样品杆”静置台上，划痕记录着千百次调试。廖洪钢教授身着白大褂，正俯身操作电子显微镜。屏幕上是黑白灰色的微观世界，锂硫电池界面的一些离子正以特殊的方式运动。“这就是证据，和我们以前想的不一样。”他平静地说着，像在介绍一位熟悉的老友、一件平常事，这是多年与微观世界打交道养成的沉稳。
故事的起点在2005年。当时，还在厦大读研究生的廖洪钢在实验中发现，一些纳米颗粒并没有长成理论预测的标准形状，反而像五角星或花朵。一个念头冒出来：能不能用电镜“看”到它们动态的生长过程？这个想法在当时遭到几乎一致的否定。传统电子显微镜必须在高真空下工作，观测的样本是干燥、静止的“死物”。想在液体或气体环境中看原子分子“现场直播”化学反应？主流观点认为这不可能，甚至有些“异想天开”。
但廖洪钢选择了一条更难的路：不买国外的现成设备，而是自己研发一套全新的系统。这份决心，部分源于厦大化学学科强调“自主研发仪器”的传统，也离不开孙世刚院士等前辈的支持。他记得，在早期攻关的某个深夜，他们终于在屏幕上首次清晰地捕捉到了纳米晶体生长的动态过程。那束微弱的光，照亮了前路。
真正的挑战在于把原理变成可靠的工具。其中，最大的难关是一种核心部件——原位芯片。它要在几平方毫米的硅片上，用仅10纳米厚的氮化硅薄膜制造一个“窗口”，既要能密封液体、承受反应，又要薄到能让电子束穿透、实现原子级成像。相关工艺技术被国外公司掌控。
2015年，廖洪钢全职回到厦大，并创办了厦门超新芯科技公司，目标就是将技术产业化。首要任务就是攻克芯片的封装工艺。他和团队在半导体加工车间里泡了数个月，反复调试参数，死磕每一个密封细节。最终，他们做出了性能达标的10纳米氮化硅原位芯片，分辨率达到原子级，而成本远低于国外产品。
有了“眼睛”，才能看见前所未见的世界。他们将目光投向锂硫电池，这是一种潜力巨大但问题也多（如寿命短）的下一代电池技术，其内部反应过程一直是个“黑匣子”。2023年，利用自主研发的设备持续数月的密集观测和分析，他们发现了全新的“电荷存储聚集反应”机制。这个发现不仅改写了教科书，更重要的是，为未来设计性能更好的电池提供了确凿的理论指导。科学发现的价值，最终要落到解决实际问题上。
创业之路并非坦途。2016年公司刚起步时，购买设备和研发投入巨大，很快耗尽了资金。2019年更是陷入绝境，连实验室的研究都难以为继。转机出现在一次偶然的机会——团队参加央视的创业节目，由此获得了1500万元的天使投资，加上厦门市“双百计划”的支持，才渡过了难关。回顾这些，廖洪钢觉得，科研就是这样，没有捷径，只能一步一个脚印走下去。
20年的坚持，换来了从基础原理到核心设备再到重大科学发现的完整闭环。荣誉是对过去的总结，而廖洪钢团队想得更远：如何让这项技术创造更大的价值？
如今，他们自主研发的原位电镜系统，已经不仅仅是自己课题组探索未知的工具。靠着自主研发的核心技术，厦门超新芯科技公司的产品已覆盖科研芯片、集成测量系统等10多个系列，在国内外上百所高校和科研机构得到应用，服务于材料、化工、生物等多个领域，累计实现了过亿元的产值。他们还与德国蔡司这样的行业巨头合作，共同推出了全球领先的纳米分辨液体原位电化学扫描方案。中国的原创技术，正在成为世界科研基础设施的一部分。
更值得称道的是，他们摸索出了一条“科研—产业—反哺科研”的独特路径。公司研发的最新设备，总是第一时间安装在厦大自己的实验室，用于挑战最前沿、最高难度的科学问题，接受最苛刻的检验，而科研一线在使用中产生的所有新需求、遇到的所有新问题，又会迅速反馈给工程团队，驱动产品快速迭代升级。科学探索与技术创新，在这里形成了互相滋养、彼此加速的良性循环。
作为在厦大从本科读到博士再回到这里任教的科研人，廖洪钢也将这种务实求真的作风传递给了学生。他常对学生说，实验数据是科研的根本，要尊重数据，要让数据自己说话，决不能浮于表面、追求虚名。
临近春节的厦门街头已挂起灯笼，洋溢着节日的气氛。而实验室里，灯光依旧明亮。廖洪钢和几名研究生还围在电镜前，低声讨论着屏幕上那些常人难以理解的跳动轨迹。探索微观世界永无止境。纳米尺度上，每一次微小的突破，都在拓展人类认知的边界。这束自厦大实验室亮起的光，如今正照向更远的地方。
王亚雄：在冰天雪地“唤醒”氢燃料电池
2025年岁末，37岁的王亚雄手握福建省科技进步奖一等奖证书。这位福州大学的学者深知，奖杯的重量远不及肩头那份关于未来的责任——让氢能技术从实验室走向广阔天地。
他的实验室里，停放着一辆学生们亲手打造的电动无人方程式赛车。屋顶上，一套自主研发的“光储氢综合能源系统”悄然运转——光伏电能驱动着实验室的日常，余电或被储存，或被用于电解水制造“绿氢”，而这些氢气又能通过燃料电池再度发电。这个充满未来感的场景，源于十年前一个关于“清新空气”的选择。
2016年，在国外完成氢燃料电池技术研究的王亚雄决定回国。福州大学机械学院的诚意打动了他——“我投出简历后，学院当天就回复了我。”学校提供的“旗山学者”计划，为他搭建实验室提供了最初的支点。
起步阶段异常艰难。“2018年，我们一篇论文都发不出来，项目申请也屡屡受挫。”但团队没有放弃，继续在新能源动力实验室里埋头钻研。转机始于与产业需求的深度碰撞，在学院老一辈科学家，尤其是张培林教授的指引下，王亚雄带领团队走出象牙塔，寻求企业合作。“必须解决产业中的真问题，闭门造车是不行的。”
这种理念很快转化为具体的合作实践。团队先后与福建雪人集团股份有限公司合作国家重点研发计划课题、与福建久策气体股份有限公司共同承担福州市区域科技重大项目等，从关键核心技术研发、产品开发和应用推广等不同方向协同攻关。历时近10年，他们突破了氢燃料电池动力系统构型优化与高效能量管理等三大关键技术。
氢燃料电池技术一直是新能源汽车发展的重点方向之一，尤其适用于重型载运和长途商用车辆。然而，大功率燃料电池面临着系统能耗高、低温启动慢等世界性难题。团队将目光投向了最严酷的应用环境——低温启动，项目团队研制出新型低温电堆，在零下40摄氏度环境中实现“堆能用”；发明停机吹扫控制技术，大幅降低了电堆内部结冰风险，做到“堆能放”；提出快速启动策略，让整个系统在零下40摄氏度条件下仅需124秒就能苏醒并投入运行。“这意味着我们的技术能够适应从中国最北端到最南端的广阔疆域。”
技术突破之路布满荆棘，唯有坚持创新才是胜利之钥。在能量管理控制算法的研发中，团队需要在预测精度与计算复杂度之间寻找最佳平衡点。他们创新性地研发出面向实时计算需求的模型预测控制方法，并成功研制出专用控制器，为实现低能耗提供技术支撑。“求实创新、甘坐冷板凳、敢啃硬骨头”是这支年轻团队最大的精神特质。
攻关常伴着不眠之夜。氢燃料电池技术涉及“气—电—水—热”多物理场耦合，是典型的交叉学科，材料、控制、动力工程等不同背景的科研人员协同作战，共同攻克低温冷启动的技术堡垒。
随着关键技术突破，产业化成为新的焦点。实验室里，为槽罐车研发的车载供氢系统控制器上，集成的传感器能检测到低至百万分之五十级别的氢气浓度，为氢能安全装上了“智能锁”。从天空到地面再到江河湖海，王亚雄团队的氢能技术探索正延伸至多个交通领域。
与企业的合作形成了“高校研发+企业转化”的有效模式。高校聚焦理论研究和关键技术突破，企业负责样机迭代和产品定型，双方通过科技项目共同立项，推动技术落地。“产品从原理设计到样机试制再到优化定型和产业化推广，这个完整的过程让我真切感受到产学研合作的力量。”王亚雄说。
团队研发的5款产品已实现产业化应用，在亿华通、福建雪人等企业规模应用。近3年来，这些成果直接带动新增产值16.4亿元，实现氢燃料电池动力系统从有到优的质变。
站在布满管线与仪器的实验室里，身后的测试台架低声作响。王亚雄深知，氢能的产业化征程才刚刚启航。“我们必须牢牢抓住这一未来产业的机遇。”他说，“这不仅关乎技术突破，更关乎能否真正服务于国家的能源转型战略。”
从艰难起步到2019年起获得国家自然科学基金支持，承担国家重点研发计划青年科学家项目，王亚雄的科研之路印证了坚持的力量。如今，他虽然身兼教授、博导等多重身份，但始终将自己视为一名在前沿攻坚的科研工作者。
春节将至，当许多人已踏上归途，王亚雄仍在为产学研合作的深入推进而奔走。他即将再次前往北京，与合作方研讨下一步的技术攻关与应用落地。“每一次出发，都是为了离产业化更近一步。”他表示。
他和团队点燃的技术火种，终将燎原。零下40摄氏度的严寒已然冲破，而在通向零碳未来的路上，仍有无数关口等在前方。
记者手记
让实验室“盆景”长成产业“森林”
走访两位获奖科学家的实验室，再看2024年度省科技奖榜单，它更像是一份产业创新的“体检报告”，不仅记录成就，更丈量着从技术突破到产业繁荣的现实距离。
廖洪钢教授在纳米世界“凿壁偷光”，王亚雄教授在严寒中“唤醒”氢能，路径虽异，却指向同一个方向。一个是基础研究的厚积薄发，以15年的努力颠覆百年认知；一个是为破解新能源商用难题而攻坚。他们的获奖，印证了“板凳要坐十年冷”的科研真谛。“十四五”期间，我省获国家科技奖20项（人）、省奖991项（人）的丰硕成果，正源于这样的坚守。从关键器件突破到民生应用落地，每一次成功无不依赖于创新链条各环节的紧密协同。
然而，聚光灯外，挑战依然存在。正如王亚雄所言，氢能“产业生态”尚未成熟。前沿技术的突破如同培育“盆景”，而要长成产业“森林”，则需土壤、气候与生态的系统支持。长链条技术一旦在某一环节“断链”，再卓越的成果也可能止于产业化前。
本届奖项已透露出积极转向。人工智能项目多落脚“医疗诊断”“物联感知”等具体应用场景；新能源领域则覆盖了从材料、储能到氢动力的完整链条。王亚雄团队“高校研发+企业转化”模式，正是产学研深度融合的生动写照。
廖洪钢团队探索的“科研—产业—反哺科研”闭环，则提供了另一种可能。当科学家兼具产业视野，当实验室成果能在市场中得到快速验证迭代，技术突破便能更顺畅地转化为经济动能与新的科学命题。这呼唤着高校院所、企业、政府构建更紧密更高效的协同。
未来，福建的创新之路要走得更远，既需要甘坐冷板凳的科学家，更需要培育一片能让“盆景”连成“森林”的生态。前瞻的产业规划、精准的配套政策、鼓励“沿途下蛋”的机制，与科研突破本身同样重要。唯有如此，实验室的星火才能找到足以燎原的产业原野，让科技奖的荣誉真正转化为高质量发展的澎湃动力。
