走进位于光明科学城的材料基因组大科学装置临时场地，高通量聚合物纤维制备系统、高通量连续组分直写系统等四套巨型机器设备布满了整个空间。
这里没有传统实验室里研究者反复配比、测试的忙碌身影，取而代之的是自动化设备按照预设程序高效运转。
依托中国散裂中子源建设的高压中子谱仪。
材料基因组大科学装置由南方科技大学牵头，联合北京大学深圳研究生院、清华大学深圳国际研究生院共同建设运营，集成高通量制备平台、高通量实验室表征平台、高通量中子表征平台、高通量计算与数据库平台四大平台，通过高通量计算、高通量实验、材料数据库和人工智能等手段，减少对传统经验试错的依赖，全面适配电子信息、生物医药、航空航天、能源环境、仿生材料五大热门领域的科研攻关与产业创新需求。
大装置通过全流程闭环研发链条，从材料设计、筛选、合成、表征、测试到落地应用，一站式完成。在适用场景下，将研发周期缩短一半、研发成本降低一半。
今年4月正式启动运营以来，装置已落地及在谈长期合作项目多个，覆盖消费电子、光电半导体、动力电池等多个产业赛道。
破解试错困局，重塑材料研发范式
全球新一轮科技革命和产业变革快速演进，高新技术和经济发展对新材料的依赖日益凸显。从芯片制造到新能源电池，从航空航天到生物医疗，先进材料已成为大国科技竞争的关键变量。
深圳“十五五”规划纲要中，关键核心技术攻关重点方向就包括先进材料，明确提出“研发战略电子材料、高性能合成及复合材料、生物医用材料、高性能稀土材料、超材料、高温超导磁体、自超滑材料、环保再生材料、新能源材料、新型显示材料、二维材料、光载信息材料等，解决‘卡脖子’难题，满足重点产业需求”。
然而，当前新材料的研发模式仍主要停留在依赖经验和实验的“试错法”。一个周期往往耗时数月甚至数年。这种模式研发效率低、成本高，远远无法满足高新技术和高端装备对新材料迭代发展的迫切需求。
“想找到材料密码，就要不断试错。材料基因组借鉴人类基因组计划思路，通过高通量计算、高通量实验与专用数据库等平台，可以批量试错，从而将研发周期减半、成本减半。”南科大新材料重大科技设施研究院副院长朱金龙说。
从2018年正式立项到2025年通过工艺验收，总投资7.1亿元的深圳材料基因组工程大科学装置，在推动材料科学创新和发展中发挥着重要作用。
装置整体形成“材料合成制备—多维度表征—智能计算—迭代反馈”的闭环研发链条，各环节可独立拆分对外服务，也可联动完成全流程定制化研发。
相较于传统单点设备，大装置可覆盖力、热、声、光、电等多维度性能检测，同时联动东莞散裂中子源资源，完成普通设备无法实现的特殊材料表征需求。
实现从0到1的技术路线、产品原型孵化
“装置重点完成从0到1的技术路线、产品原型孵化。”朱金龙介绍。
作为材料基因组设施的重要组成部分——依托中国散裂中子源，由深圳与东莞共同建设的高压中子谱仪和高分辨高通量中子粉末衍射谱仪，已于2024年7月3日顺利实现出束。这两台谱仪均为国内首台，目前已顺利完成工艺验收，正式投入科学实验服务。其建成运行，有力支撑了我国基础科学与前沿交叉领域的深入研究，并为突破相关关键技术难题提供了重要手段。
位于光明科学城的材料基因组大科学装置临时场地。
依托材料基因组大科学装置平台，相关单位累计承接横向课题8项、纵向课题40项。一些核心设备“卡脖子”技术也已经得以突破。
南方科技大学成功研发出具有自主知识产权的TAP-360真三轴压机系统。该设备突破了压力平衡、高压稳定和微小变形监测等难题，试验精准度大幅提升。设备核心部件和系统全自主可控，性能达国际水平，采购成本比进口低40%-60%。可广泛应用于岩土、隧道、矿山等领域。
这一突破填补了国内相关领域试验设备的空白，打破了国外技术垄断，为相关科研工作和工程检测提供了国产化高性能设备，有力推动了高端科研仪器的国产化替代进程。
据介绍，大装置永久场地位于光明科学城科学家谷。待永久场地建成后，除位于散裂中子源的设备外，其余分散在临时场地、南方科技大学、北大深研院、清华深研院的设备，将逐步完成集中搬迁，进一步整合资源、提升协同效率，为粤港澳大湾区乃至全国的材料科技创新提供强有力的支撑平台。
国内首个通用型平台，产学研联动灵活高效
当前，国内已布局北京怀柔、上海张江、深圳光明科学城三处材料基因组大科学装置。北京、上海项目均依托本地高校优势聚焦特定材料体系，深圳项目为国内首个通用型研发平台，可适配全品类材料的研发需求。
“深圳项目的核心优势为产学研联动灵活度高，可快速响应大湾区高新企业的实际技术需求。”朱金龙介绍，企业如果仅需使用装置某一环节设备完成特定测试，提交需求后由平台完成测试分析并交付结果；也可以针对企业提出的具体技术痛点，由平台团队完成研发路径设计，输出可落地的优化方案，适配明确的需求场景。
深圳市创炭科技有限公司是一家专攻石墨及碳素制品、高性能纤维及复合材料、电子专用材料、特种陶瓷制品等研发制造的高新技术企业。材料基因组设施为其提供新材料的表面形貌、结构、力学等性能测试表征服务。
一家佛山企业，产品研发方向为NTC芯片、NTC热敏元件、NTC温度传感器等领域。材料基因组设施则为其提供材料光学性能高通量表征、新型传感器材料技术研发等技术对接服务。
此前，在试运行的一年多时间里，该大科学装置提供中子衍射测试及高通量计算机时等服务，完成样品测试600余个，涵盖高校、科研机构、企业等50家，有力支撑材料基因工程实施，加速新材料发现和应用。
为了打通科研端与产业端，平台还将重点培养既懂科研逻辑又懂产业需求的交叉型人才，降低双方的对接沟通成本。待技术路线验证完成后，后续产业化落地将由光明科学城相关配套主体承接。
南方+记者 柳艳
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