疫情下的供应链问题加剧研究放缓

编译 许林玉

“大家都因丙酮短缺而叫苦不迭。”美国国家科学基金会国家纳米技术协调基础设施供应商关系的负责人查理•威斯（Charlie Veith）表示。丙酮用于光刻领域，是新冠疫情暴发以来难以购买到的无数物品之一。威斯说，去年秋季，美国东海岸有两所大学的纳米技术实验室因丙酮短缺而濒临关闭，是他出面帮助解决了问题。他已经想方设法将化学品、个人防护设备、熔融硅晶片和更多实验室材料弄到手。

供应链包括采购、加工、质量控制、清洁、包装和运输等环节。威斯说，当供应链的所有环节环环相扣时，出现任何问题都会将整个供应链弄得一团糟。

在新冠疫情期间，研究人员与普通民众一样，都因供应短缺而备受打击。欧洲一家生产实验室仪器的公司的发言人称：“我不知道人们是不是像囤积厕纸一样囤积电子元件。”2021年下半年，该公司的订单有所增加，但却无法顺利获取电子产品和原材料。对于要求匿名的原因，她解释道：“每家公司都面临同样的问题，但企业不愿承认。我们正竭尽全力争取按时交付订单，但由于无法获得产品所需的部件，我们的工作仍然一筹莫展。”

交付延迟、交货期延长以及耗材和耐用设备报价的不断变化，都让研究人员感受到了全球供应链问题带来的影响：他们的研究受到阻碍，被迫调整优先事项。莱斯大学物理学和天文学系主任道格拉斯•纳特尔森（Douglas Natelson）说：“人们努力寻找变通的办法。但是，供应问题使每个人都压力倍增。我最担心的是那些刚刚走上研究之路的人。”

在美国西北大学的微/纳米制造厂，研究人员只能穿上一件超大号的防护服。自新冠疫情暴发以来，设施管理人员不得不争相寻找无尘室用品

拼凑、共享、创新、支付

在疫情期间，用于清洁环境的丁腈手套、口罩、防护服、发网、靴套等一直断断续续地出现短缺，至少部分是因为医疗领域对这些物品的需求。运营总监纳西尔•巴西特（Nasir Basit）表示，这些物资的短缺并没有导致美国西北大学的微/纳米制造厂停工。“但我们曾为此感到恐慌。”他现在要花很多时间与不同的供应商再三确认。他说：“只要能找到的东西，我们基本上都会买下来。”斯坦福大学矿物和微化学分析实验室管理人员戴尔•伯恩斯（Dale Burns）表示，该实验室已经开始将最好的手套留给“可能对研究产生重大影响”的工作，并将它们重复使用于“稍微脏一点的任务”。

吉 多•帕 加 诺（Guido Pagano）于2020年初开始在莱斯大学物理学系任教。他用激光器操控被俘获的离子和原子，并通过这种方法研究量子信息处理。在封锁期间，由于学校停课，他的实验室建立工作停滞了两个多月。但他坦言，接下来的情况更糟。“经济活动重新启动后，供应链问题又开始折磨我。”

因疫情而导致钢材到货时间延误，使华盛顿汉福德激光干涉仪引力波观测站的升级工作推迟了四个月。该构造物全长300米，设有窄带光共振腔，以提高LIGO的灵敏度

在2021年3月，帕加诺定制了一块铝板，螺丝孔间的间距小于标准的1英寸（1英寸约合2.54厘米），用于安装光学元件。通常情况下，做一块这样的铝板需要大约6周时间。铝板在9月时生产出来了，但却被承运商弄丢了，到12月他还在等。该公司将延误归咎于无法获得铝材，而且人手不够。在此期间，帕加诺只能想出一个临时解决办法。

2021年10月，帕加诺订购了一台高功率紫外线脉冲激光器。对于这样一台价值10多万美元的激光器，供应商给出的等待时间是10或11个月，而不是通常的3或4个月。帕加诺说：“我需要这种特殊的激光器来实现量子门。没有它，我无法对量子比特进行任何相干操作。”他打算向其他研究小组借一个激光器。

任职于罗切斯特大学的杰米•卡德纳斯（Jaime Cardenas）说：“在某些情况下，我们不得不花更多的钱，购买比我们所需物品更复杂的产品。”他主要研究应用于通信、传感和量子信息的集成光子设备，需购买的材料包括固定在铜带上的石墨烯。“这是一种标准材料，售价低廉，”他说，“但上次我们打算订购时，供应商表示很难买到铜材。”因此，他只好购买了他能买到的材料：可溶聚合物胶带石墨烯，其价格高出30%。由于担心供应会继续紧张，他多买了一些。

由于他的常规供应商无法供应熔融硅晶片，卡德纳斯找到了新的货源，但多付了50%的费用。另一个关于全球供应链问题的例子是，他和同事从日本订购了一把切割锯，但海运集装箱在离岸时受到阻碍。如果走海运，货物无法在资助撤回之前到达。因此，他们不得不通过空运运送一台大型设备，这使运输成本增加了三倍。

马修•扬科维茨（Matthew Yankowitz）于2019年8月进入华盛顿大学工作，担任物理学助理教授，研究具有突发磁性、超导性和拓扑性的层状二维量子材料。在疫情暴发之前，他便收到了一台用作公用设备的特殊冰箱，但几个月后，芬兰供应商的技术人员才得以进入美国把它组装好。他从田纳西州订购的一台低温恒温器和从德国订购的一台扫描穿隧显微镜也晚到了几个月。

扬科维茨表示，耗材也可能难以买到。“在订购之前，你不知道能买到什么，而且交货时间可能长得惊人。”例如，在过去，将样品和探针导线建立电连接的封装支架“可以即订即发”。现在的交货时间是5个月。“我怀疑没有人会预计这么长的到货时间。如果没有其他办法，我们会拆除之前测试过的设备，并使用用过的封装支架。”扬科维茨说道，“我们将不得不做出艰难的决定，确定应该拆除哪些工作装置。”

小生意，大麻烦

马里兰大学巴尔的摩县分校的卡洛斯•罗梅罗-塔拉马斯（Carlos Romero-Talamás）正在监督两个等离子体装置的建造工作。对于离心磁镜来说，因为6米长的铝室和真空泵的交付时间延迟，其工作进度至少推迟了三个月。另一个装置——用于研究尘埃等离子体的7特斯拉脉冲比特磁体——需要带孔的金属板进行冷却。罗梅罗-塔拉马斯手头有金属材料，但他还没有找到制作打孔模具的公司。他说：“我已经联系了至少十几家供应商，但它们都不想接这笔业务，因为费用不到10万美元，而这对他们来说似乎是小钱。”

随着尘埃等离子体项目的停滞，罗梅罗-塔拉马斯表示，目前他的团队正专注于0.1特斯拉左右的实验，并充分利用“手头的工具”。他很担心学生无法按时完成学业。

对于罗梅罗-塔拉马斯及其马里兰大学巴尔的摩县分校的研究团队来说，一直很难找到供应商为他们的高磁场（7特斯拉）研究计划定制部件，因此他们目前已经加紧推进对低磁场（0.08～0.12特斯拉）下尘埃等离子体的研究

在宾夕法尼亚大学，化学和生物分子工程系的李代延（Daeyeon Lee）团队利用微流控设备合成生物医学应用的材料。他们的一个项目需将mRNA封装到用于疫苗的脂质纳米颗粒中。从2021年夏天开始，他们就一直无法买到生产该设备所需的聚二甲基硅氧烷（PDMS）。李代延介绍说：“PDMS是一种常见的廉价弹性体。通常情况下，你不会想到它会用完。许多研究工作因此半途而废。”

他的学生找到并买到了类似的弹性体，并对其进行了测试，制造临时微流体设备。这些设备可以完成此项工作，但材料的特性不如PDMS。“新材料是否会影响性能？当我们想要发表研究成果时，肯定会出现有这样或那样的问题。”

李代延团队还遇到了另一个供应链问题，当时学校无尘室的一个接合器发生了故障，而接合是制造硅和玻璃微流控设备的最后一步。李代延回忆说：“供应商对问题进行了诊断，但买不到修复仪器的零件。”最后，由一名博士后和一名学生将部分制造好的设备打包，驱车约320公里到宾夕法尼亚州立大学的一个工厂中完成这一流程。李代延说：“本该一小时完成的工作现在需要一个星期，而且可能会污染设备，成本更高，耗时更长。”

一场战略游戏

一些公司宣称，新冠疫情并未影响他们的业务或按时交付产品的能力。测试和测量设备制造商苏黎世仪器公司销售副总裁史蒂芬•科赫（Stephan Koch）表示：“一切尽在掌控之中，我们已经提前做好了计划，我们的客户也没有感到有什么损失。至少对于一些软件公司来说，新冠疫情也并非一无是处。“我们看到企业将更多的时间花在设计软件上。”设计自动化公司VPI光学的美国业务发展总监克里斯•马洛尼（Chris Maloney）说，“他们在购买产品之前会测试自己的设计。因为很难买到零部件，所以这变得更加重要。”

尽管如此，许多科技公司的订单仍在激增。即便这些企业不愿承认面临困境，但从顾客的话中可以看出，延误和缺货是普遍现象。

美国俄亥俄州湖滨低温电子有限公司战略采购总监黛安•布莱克（Diane Blake）说道：“我们的供应问题始于去年得克萨斯州的严寒冰冻。”该公司主要生产温度和磁场监测仪器及材料表征产品，而用于生产传感器的环氧树脂主要来自得克萨斯州。此外，2021年3月一家日本公司发生火灾，模数转换器的交付出现延误。马来西亚因疫情裁员，微芯片被搁置。“我们单一来源的关键部件太多了。”布莱克无奈地说道。

据布莱克说，该公司的氧化铝探针叶片的长期供应商在企业所有人感染新冠后关闭。“这些零部件是成本可能高达20万美元的系统的组成部分。”该公司以前用铝质管材加工零部件，但最近只能采购到实心棒材，这使得生产成本更高，耗时更长。而对于公司产品的电子元件，以前的交付周期为8～10周，但现在已经增加至52周。“到货时间已经推到了2023年初。”

“我们正在寻找替代零部件。”布莱克说，“我们将不得不重新审视在2022年需要专注于哪些工具。这是一场战略游戏。”

资料来源 Physics Today