文：小遠
根據中新社北京1月12日的報道，截止2021年底，國內已有29。8萬家企業獲得有效發明專利，比上年增長5。2萬家。國內企業有效發明專利共190。8萬件，同比增長22。6%，高於全國平均增速5%。
由於發明專利申請對技術方案的創造性要求很高，不僅需要正式審查，而且需要實質性審查，因此最終獲得相應專利權的發明具有較高的技術價值。其中，我國高新技術企業擁有的有效發明專利高達121。3萬件，佔國內企業總數的63。6%，這些專利無疑證明了，中國高科技市場主體的創新能力和創造力都在不斷增強。
科技是第一生產力，縱觀古今中外，人類社會的每一次進步都伴隨著科學技術的進步，我國的GDP也隨著科技的發展連續兩年突破了100億。伴隨著科學技術水平的不斷髮展，新能源的研發和利用也成為重中之重，像是太陽能、風能、水能等一切可利用的能源，我國都在大力支援，如今就連核聚變這種世界上的技術難題也有了新的突破。
就在今年辭舊迎新之時，中科院位於合肥的“人造小太陽”實驗裝置又傳出了一個好訊息：它實現了1056秒的長脈衝高參數執行，打破了自己的世界紀錄，繼續保持世界領先地位。也就是說，世界上第一個由核聚變點亮的燈泡將在安徽實現，而這份殊榮就屬於中國。
人造小太陽不是照亮世界的人造小太陽，而是利用太陽內部的能量產生機制在地球上製造和利用能量的一種方式，真正的科學名稱叫“可控核聚變”。太陽利用巨大的引力聚合氫原子並釋放出巨大的熱能。如果我們能收集到太陽在一秒鐘內產生的能量，那就足夠人類使用幾百年了。
愛因斯坦在100年前發現了質能方程的奧秘，人類在質量和能量之間的關係方面取得了重大突破。然而，轉換材料中的能量是非常困難的，燃燒等方法只能停留在表面，質能轉化率很低。例如，煤燃燒獲得的熱能僅相當於質能轉化率的30億分之一，而石油和原油的燃燒約為22億分之一。
核聚變是迄今為止人類發現的獲得最大質能轉化的方式，質能轉換率可達0。7%左右，來自太陽核心的能量輻射就是透過核聚變釋放的。我們的地球能夠接收太陽的能量大約為20億分之一，相當於每秒490億千瓦時的電能，也相當於1000萬座三峽大壩的總髮電量。這種能量看起來很大，但實際上是由不到4kg的物質轉化而來的能量。
全世界的科學家漸漸明白核聚變能源好處，並一致認為“這將會是人類能源的終極解決方案。”也就是說，如果我們能夠完美解決核聚變能源技術，人類將獲得取之不盡的能源。科學家們還發現，我們實際上可以用從海水中提取的氘來代替氫，這對實驗更為方便。
如今，利用核裂變原理，人類建造了數百座核電站，核聚變的應用卻遠遠落後。理論上，核聚變確實可以產生穩定的能量，而且與核裂變不同，核聚變不會產生放射性汙染，因此它是一種綠色無汙染的清潔能源。
然而，由於會產生熱核鏈式，核聚變會在短時間內釋放出巨大的能量。如果能夠實現可控核聚變技術，將大大提高人類在能源領域的發展速度。在這種情況下，全超導託卡馬克核聚變試驗（EAST）專案應運而生，目的就是研究“小太陽”。
從1966年，中國第一次氫彈試驗成功，科學家們從氫彈核爆炸中感受到巨大的聚變能量，到安徽合肥“科學島”上的大型科學裝置“東方超環”取得重大突破，等離子體中心的電子溫度首次達到1億攝氏度，並運行了近10秒，我國也在核聚變上領先世界。
“東方超環”是一種全超導託卡馬克核聚變試驗裝置，被稱為“人造太陽”，是我國第四代核聚變實驗裝置。“人造太陽”的目標是使海水中的大量氘和氚在高溫、高密度下像太陽一樣發生核聚變，被認為是進入第四次工業革命最有力的基石之一。
科學家估計，1升海水中含有0。03克氘，其產生的聚變能量相當於300升汽油。海水中含有超過45萬億噸的氘，所釋放的能量足以供人類使用數億年。由於我國在核聚變領域的突破，包括美國、韓國、印度和俄羅斯在內的7個國家，邀請我國參加國際熱核聚變實驗堆（ITER）專案，其中，我國承擔了約11%的採購包研發任務。
不僅是能源需要科技的力量，電能的儲存也需要科技。我國科技大學教授的馬騁團隊設計了一款鈣鈦礦氟離子導體，是一種新型的氟離子固態電解質，首次實現了全固態氟離子電池的穩定長迴圈。我們現在常用的鋰離子電池正面臨能量密度有限、伴隨鋰枝晶的安全隱患、鋰元素原料供應緊缺等多重挑戰，而全固態氟離子電池無疑是新的突破。
他們的成就創造了全固態氟離子電池領域迴圈時間最長、容量保持率最高的世界紀錄，讓人們看到了電池多元化發展的希望。再結合未來的可控核聚變能源，預計正式發電大約需要30至50年的時間。但中國科學家堅信，解決人類能源問題的最終途徑是可以實現的。正如中國工程院院士李建剛所說：如果一個燈泡可以用核聚變產生的能量點亮，那麼這盞燈必須而且只能在中國！
