美国能源部正在简化合作研发方面的相关法令和流程并组织技术推广活动。
1963 年经典谢尔比眼镜蛇跑车1:1 3D 打印模型，橡树岭国家实验室制造展示中心生产。该实验室2017 年签订的70 项合作研发协议中的大部分都与该中心有关
当身处田纳西州东部的电气工程师、创业者维格·谢里尔（Vig Sherrill）为他的第六家创业公司寻找相关技术时，他在橡树岭国家实验室的年度技术创新案例展示中找到了：这是一项有潜力将石墨烯的生产成本降低几个数量级的技术。谢里尔从国家实验室聘来了这项技术的发明人伊万·沃拉斯乌克（Ivan Vlassiouk）并建立了一家名为“通用石墨烯”的公司。该公司目前生产的石墨烯片成本“远低于”100美元/平方米——其他任何更为成熟的生产工艺成本都在10 000美元/平方米以上。通用石墨烯公司刚刚完成了一轮重大融资，目前正努力朝着2022年生产规模达到商业级别的目标前进。
位于芝加哥的郎泽科技公司，主营业务是通过发酵工业气体及其他富碳废料和残留物生产乙醇。该公司曾向西北太平洋国家实验室的化学家寻求帮助，并联合开发了一种将乙醇升级成喷气式发动机生物燃料（一半乙醇一半传统喷气式发动机燃料）的催化技术。郎泽公司为这项技术申请了使用许可。2018年4月，美国联邦航空管理局正式批准该燃料用于商业飞行之中。10月，维珍大西洋航空公司的一架波音747飞机完成了第一次使用这种合成混合燃料的跨跃大西洋飞行。
1992年，在美国能源部鼓励下属实验室与产业公司开展合作之后，固特异轮胎及橡胶公司与桑迪亚国家实验室签署了一份联合研发协议（CRADA）。这次合作的一大成果就是开发出了利用新型聚合物制造且获得了大奖的全天候轮胎。固特异公司表示，如果没有桑迪亚实验室在开发模型以及测试工具上的帮助，他们根本无法收获这项成果。自那之后，CRADA又经过多次更新，如今已经来到了第27个年头。
美国能源部下属国家实验室颁发许可、创立子公司、签订CRADA已经很难算得上新鲜事儿了，但现在他们正受到政府部门的关注与重视——在此之前，这事儿可不经常发生。
“确保我们能把技术推向市场，确保技术可以商业化，这对每个人来说都很重要。”2018年11月，美国能源部长里克·佩里（Rick Perry）刚任命的美国能源部商业化总监康纳·普罗查斯卡（Conner Prochaska）说。普罗查斯卡表示，对技术转化的重视是“白宫直接下达的指示”。管理和预算办公室以及科学技术政策办公室以2018年备忘录的形式强调了这项工作并将其提交给了支持研发的相关联邦机构。
美国能源部负责科学的副部长保罗·达巴尔（Paul Dabbar）对能源部下属17所国家实验室的商业化活动兴趣浓厚。他组织了一系列研讨会，把学术成员、制造商、潜在投资者、潜在消费者以及重点技术领域的实验室负责人聚集到一起。“我的目的是提供一些机会，让更多相关人员参与进来，展开对话，”他说，“而不只是实验室成员之间相互讨论。”
2018年9月，斯坦福线性加速器中心（SLAC）举办了第一次此类“创新X实验室”集会活动，主题则是电池与能量存储。达巴尔表示，到了12月初，150人，也就是9月300名与会者的大约一半，仍在跟进这个实验室项目。第二次创新X实验室活动于2019年1月23—24日在西雅图举办，主题是电网现代化及安全事宜。达巴尔说，还有两次活动也已经提上日程，其中一个的主题是先进及增材制造，另一个的主题则是生物技术与药物开发。
不过，这种展示和讲述的交流过程在个体实验室层面上也能奏效。橡树岭国家实验室技术转移部主任迈克·保卢斯（Mike Paulus）说，近年来，他们实验室在年度展示中提到的大约半数技术已经获得商业应用许可。其中，数项技术还签订了CRADA或者其他有助于技术成熟化的合作协议。“我们意识到，小型企业的运转周期常常比联邦实验室短得多。因此，我们总是想法积极回应我们的技术许可持牌人并灵活应对相关事宜。”
更灵活、更变通
2018年11月，达巴尔公布了两项美国能源部旨在减轻实验室合作项目行政负担的措施。其中一项措施赋予了实验室负责人批准特定工作范围内CRADA的权利。在此之前，无论CRADA的涉及范围有多小，也无论其与美国能源部的相关程度有多深，所有CRADA都必须由美国能源部签署。负责国家实验室的官员表示，简化了这个环节之后，CRADA的批准流程可以缩短数周。
第二项措施则为实验室谈判研发合同中的赔偿条款提供了更大的灵活性。潜在的商业合作伙伴往往会在面对要求他们赔偿实验室与联邦政府的标准条款时止步不前。
2017年，佩里把在工业及其他外部实业方面开展研发的新机制、技术商业化协议（ACT）的使用权利扩展到了所有实验室。ACT的主旨就是赋予美国能源部管理实验室的合约人谈判商业项目的权利，并且让后者承担该机构无法承担的风险。举个例子，作为对合约人议定的商业合作费用的补偿，他们可以免于交纳能源部的预付研发费用或者以固定成本进行研发。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室就在与捷克共和国“极光基础设施”项目负责机构签订建造高功率拍瓦激光光束的合作协议时，利用ACT获取了5 000万美元。利弗莫尔创新与合作办公室的里奇·兰金（Rich Rankin）表示，为捷克提供资金支持的欧盟可以不遵守美国标准法律条款，ACT的出现解决了这个问题。
率先试点ACT项目的实验室之一，西北太平洋国家实验室是目前使用ACT签订合作项目最多（130个）的实验室。该实验室的技术推广及商业化主任李·奇塔姆（Lee Cheatham）说，能源部目前仍在继续扩展ACT框架。该协议未来会允许国防和其他联邦合约人使用来源于政府的资金在国家实验室开展合作研发。
该协议要求美国能源部的应用能源项目将预算的0.9%用于支持产业合作项目。这些资金的最大部分来自能源效率及可再生能源办公室，该办公室2019年的财政预算是24亿美元。签订协议的产业合作伙伴必须拿出与政府资金相匹配的投资金额。美国能源部还可以授权提供额外的商业化资金，并且，获取了这项额外资助的实验室主任都可以自行决定该资金的使用方式。不过，桑迪亚国家实验室的CRADA专家杰森·马丁内兹（Jason Martinez）表示，实验室签订的CRADA大部分起到的是“资金流入”的作用，即私人合作者承担资金成本，而实验室方面则提供骨干研究人员。
完全取决于政策的影响力
这些国家实验室显然领会了美国能源部传递出来的技术转移信号。阿贡国家实验室最近把商业化项目小组升级成了他们的第四个部门。该实验室的主任保罗·卡恩斯（Paul Kearns）说，美国能源部还在对实验室的年度评估中提升了技术商业化所占的比重。
“我们的决定完全取决于政策的影响力，”卡恩斯在回答实验室更倾向于使用哪一种商业化机制时如是说，“当我可以给实验室雇员签发3张7位数的专利费支票而不只是1张时，我这个实验室主任的好日子就来了。”阿贡实验室已经把一项能够极大改善锂离子电池能量密度、能量安全性以及充电间隔的镍锰钴阴极相关技术授权给了美国通用汽车、德国巴斯夫、韩国乐金化学等公司。该实验室的一项为全国各地发明家提供技术创业指导的项目“链式反应创新计划”，在头两年里就吸引了80到100家颇有希望的初创企业为6个空缺提出申请。阿贡实验室的第三个商业化项目也在筹备之中。其他国家实验室（包括劳伦斯伯克利国家实验室以及橡树岭国家实验室）也创立了类似的技术孵化项目。这些项目全部都由美国能源部提供部分资金支持。
芝加哥郎泽科技公司的一位研究人员利用西北太平洋国家实验室开发的催化技术，将从工业废气中制取的乙醇转变成了喷气式发动机燃料
橡树岭国家实验室2017年签订的70份CRADA中，有60份都涉及该实验室的制造展示中心。该中心的工作重点是增材制造的材料、流程以及设备。制造展示中心曾利用3D打印技术制造了一辆经典谢尔比眼镜蛇跑车的1:1全真仿制品，这辆跑车是1962—1963年期间生产的一款知名英美跑车。该中心制造的其他物品包括房屋、挖掘机、吉普车以及潜水艇。保卢斯说，制造展示中心的员工“每天的部分工作就是和工业界人士一起研究如何使用仪器以及如何升级生产流程。”
橡树岭国家实验室的高性能高级计算机（其中包括当今世界运算速度最快的超算“顶峰”）让使用计算机技术设计新材料也成为可能。一经合成，新材料的性能就会接受实验室散裂中子源的测试。借着与橡树岭国家实验室签订的CRADA，菲亚特克莱斯勒汽车公司与实验室合作，开发了一种用于汽车发动机的高温铝合金。保卢斯说，这个开发过程耗时两年，远短于一般设计生产流程。现在，橡树岭国家实验室正在为该技术寻找其他感兴趣的许可持牌人。
桑迪亚国家实验室和加拿大Emera技术公司于2018年7月签订的一份CRADA则囊括了社区规模直流微型电网的研发。Emera技术公司CEO罗布·本内特（Rob Bennett）在一份声明中表示，电力生产、储存以及家庭使用的大部分（并且这个比例还会继续提高）需要将交流电转换为直流电。他预计，未来直流电力系统和微电网将在美国能源基础设施中占据相当大的比重。
这份CRADA或许还会推动桑迪亚国家实验室在军用直流微电网控制和稳定性方面的研究。实验室为此提供了两个研究设施，其中一个容纳了三个互相联通的直流微电网，另一个则进行能源系统集成的研究。实验室的虚拟电厂软件会预测该电网的储能性能以及间歇性可再生能源的性能，从而帮助研究人员确定优化操作以及功率平衡的方式。
通过和利弗莫尔国家实验室签订的多份CRADA，金属处理公司也就是现在的柯蒂斯﹣怀特技术公司与实验室合作研发了一项可以用于预防金属疲劳并且延长射流风机叶片使用寿命的激光锤击技术。根据利弗莫尔国家实验室发言人的说法，他们已经用这项技术加工了大约10万个叶片并且已经为航空工业节省了数十亿美元。两名参与开发了这项技术的实验室研究人员还留在了柯蒂斯﹣怀特公司，成了后者的正式员工。“如果美国民众都能对国家实验室研发了多少技术有个概念的话，那真是太好了。”利弗莫尔国家实验室的兰金说。他还特别提到，许多提升汽车燃油效率的技术、医疗器械、互联网以及网络安全都是他们为政府所做的诸多工作的副产品。
另一种合作形式则是战略合作伙伴项目（SPP）。在这种合作方式中，合伙人会承担实验室的所有研发成本并且保有研发成果的所有知识产权。与ACT类似，SPP所含条目灵活性较小并且必须经由美国能源部批准。桑迪亚国家实验室的马丁内兹说，SPP“事务性很强，它会说，‘这是电池，测试一下，然后把数据发给我们。’而CRADA则会说，‘这是这种电池使用的技术，我们想办法强化它吧。’”SPP框架禁止实验室与工业界进行竞争。不过，还有一种技术商业化模式出现在美国能源部下属设施（比如光源、中子源以及纳米技术中心）中，在那里，工业界以及学术界人士已经在实验室科学家的帮助下开发了新材料以及新药物。如果他们会公开发表自己的研究成果，那么美国能源部会让这些研究者免费使用这些设施；如果他们想申请专利，那就必须支付费用。一种更为间接的技术转移发生在实验室研究人员在这些设施中产生了想法（而不是技术或知识产权）并将其带走。马丁·卡萨多（Martin Casado）就是一个著名的例子。他创立了两家网络软件技术公司并且随后被大公司收购，现在已经是风险投资巨头安德森霍洛维茨基金的合伙人了。他将自己在利弗莫尔国家实验室从事网络安全和网络情报工作的日子，视为日后在斯坦福大学攻读博士学位期间商业化了的许多点子的源泉。如今，他仍会定期回到实验室，帮助研究人员学习创业技能。
“国家实验室非常擅长处理那些别人不敢奢望或者遗憾没有解决的真实世界问题，”卡萨多说：“它们是一个你在别处根本无法得到的巨大人才潜力库以及知识潜力库。”
资料来源 Physics Today