发表日期:2022年6月22日 作者:中国企业家俱乐部 字体颜色: 字号:[ ]
不只航母弹射器!中国这8大黑科技,领先就领先美国

  前几天,中国第3艘航空母舰“福建舰”正式下水,瞬间登上了全网热搜。尤其是“福建舰”上的3条电磁弹射器装置成功吸引了全世界的眼球。

  众所周知,美国是全世界拥有航母最多的国家,最新下水的“福特号”航母也是全世界最大和最为先进的航母。虽然“福建舰”在排水量上逊于“福特号”,但福建舰上独有的——中压直流综合电力系统,可以为航母上3条弹射器提供比“福特号”效率更高的推动力。

  而美国海军至今仍面临着“福特号”电磁弹射器设计指标无法达标的困境。事实上,除了强大的航空母舰之外,我们的科学家们还在众多领域取得了开拓式的突破······

  

  超级钢技术

  中国研制的超级钢,在技术上已经达到2200MPa并实现了量产。北京科技大学罗海文教授团队运用他们在第三代汽车用锰钢时积累的经验,成功突破了超级钢研制的难题。

  对于特种钢,要么具有高屈服度,但延展性较弱;要么延展性优良,屈服度不强,也就是两者优点同时兼备十分很难。但最新的超级钢,不但具有高屈服度,而且又有高延展性。

  《科学》期刊报道,中国研发出的新型特种钢,拥有2200Mpa的和16%的均匀延伸率,获得了极佳强度和延展性。

  若拿各种船只钢材强度来比,普通民用船只需要250Mpa超级钢,而军舰则需要300Mpa左右的超级钢,能起飞重型战斗机的大型航母则需要达到800Mpa以上,深海潜艇则需要达到1100Mpa以上。

  因此,2200Mpa的超级钢能够完美满足绝大多数场景的使用要求。

  中国的超级钢有2大优点:

  一是成本低。中国的超级钢是成分简单的中锰钢成分体系,其中,含有10%的锰、0.47%的碳、2%的铝、0.7%的钒,材料都是钢材料中常见的合金元素,没有通过使用昂贵的合金元素来提高强韧性;

  二是容易规模化生产:超级钢是通过工业界广泛使用的加工工艺来制备,比如热轧、冷轧、热处理等常规工业制备工艺,不是采用那些难以规模化工业生产的特殊加工工艺来制备。

  因此,这种超级钢具备进行百吨级规模工业生产的潜力。

  

  稀土分离加工技术

  中国是稀土加工技术强国,是全球唯一一个有稀土精炼能力的国家。

  1)中国化学(9.460-0.12-1.25%)家徐光宪建立了自主创新的串级萃取理论,并且推导出100多个公式,成功设计出数套工艺流程,实现了稀土的回流串级萃取。

  采用徐光宪科研成果生产的单一高纯稀土,实现了中国由稀土资源大国向稀土生产加工大国的转变。中国出口的已不是稀土矿,而是加工过的高纯度稀土。

  2006年,中国生产的单一高纯度稀土已占全球产量的九成以上,彻底打破美、法、日等国家对国际稀土市场的垄断格局。因此,徐光宪被称作“稀土界的袁隆平”。

  2)孙晓琦团队研发出新型清洁高效分离技术,团队不断开拓新型萃取体系,推动清洁高性能稀土分离技术的研发,率先开发出新型清洁高效“分离术”。

  同传统分离技术相比,这一新型分离技术在萃取过程中不使用任何有机溶剂,萃取—沉淀剂能够反萃及循环使用,具有无工业废水产生、低成本等优势;且安全性好,萃取—沉淀速率快,所得到的稀土沉淀富集物尺寸可增大几十倍以上,大大提高了稀土分离提纯效率,具备良好的工业应用前景。

  美国稀土专家认为全球只有中国具备稀土精炼能力,这方面中国拥有领先地位,中国的稀土分离纯度早已超过99.9999%。

  

  飞机刹车技术

  中国研制成功了全球第一个碳陶刹车盘,并且已经应用到军用飞机上,这项技术源自2004年的国家科技发明一等奖——陶瓷基复合材料制备技术。

  中国成为全球第一个率先使用碳陶刹车盘的国家,中国的飞机刹车技术跻身世界领先水平。

  碳陶刹车盘与上一代刹车盘相比,静摩擦系数提高1—2倍,湿态摩擦性能衰减降低60%以上,磨损率降低50%以上,使用寿命提高1—2倍。生产周期降低2/3,生产成本降低1/3,能耗降低2/3,性价比提高2—3倍。

  价格也仅相当于国外同类产品的50%—60%,是全球唯一能在1500℃高温环境下,各项物理性能不发生衰减的材料。

  推广应用后,每年可为民航客机节约成本3亿元左右。目前,碳陶刹车盘技术已应用在我国不少的民航客机上。

  

  特高压电网

  输电电压一般分为高压、超高压和特高压。国际上,高压通常指35—220千伏的电压,超高压则指330千伏—1000千伏的电压,而特高压则是1000千伏及以上的电压。

  具体而言,特高压输电技术又分为特高压交流输电(不小于1000千伏)和特高压直流输电(不小于±800千伏),其中特高压直流输电更适合长距离点对点输电,因此成为各国竞相发展的前沿技术。

  中国的特高压输电在高端制造领域领先世界,在世界上已处于领先水平。

  更值得一提的是,中国是全球唯一掌握特高压技术的国家,中国的特高压技术标准也是全球唯一的技术标准。

  中国在全球率先建立了完整的特高压交直流、智能电网技术标准体系,主导制定国际标准39项,标准建设成效显著。截至2017年3月,中国提交并立项的ISO/IEC标准接近600项,主导编制39项国际标准。

  

  量子通信技术

  我国科学家首次在全球实现量子通信百公里隐形传态,量子通信是人类当前技术下,唯一可以实现不限距离、完全保密的通信手段。

  2017年5月,中科大潘建伟宣布中国目前可以实现10个光量子纠缠,是世界上首台可以超越早期经典计算机运算速度的原型机;

  2017年5月,清华大学量子信息中心段路明研究组首次实现具有225个存储单元的原子量子存储器,将原有量子存储器存储容量的国际记录(12个)提高了一个数量级。

  中国的量子通信卫星在2016年发射上天,从北京到上海的1000公里级量子通信干线也已经开通。

  值得一提的是,中科大的郭光灿团队已经研制成功半导体量子芯片,可以进行逻辑运算和信息处理,欧美国家在量子技术领域大幅落后于中国。

  

  风洞技术

  中国JF12激波风洞的试验时间达到了100毫秒,三倍于国外同类产品,是全球最先进的高超声速风洞,它的模拟速度可达9—12马赫,是飞行器货真价实的摇篮。

  中国近年来在航空领域的飞速发展,正是得益于先进风洞技术的突破。

  由中国科学院力学研究所实验成功的“复现高超声速飞行条件激波风洞实验技术”(简称“JF12复现风洞”),长度近300米,是世界上最大的激波风洞,被国际同行称为“超级巨龙”(Hyper-Dragon),是国际首座可复现高超声速飞行条件的超大型高超声速风洞。

  中国空气动力学学会前理事长、著名空气动力学家张涵信院士参观JF12激波风洞留下感言:“创新理论,成功实践,中国制造,世界领先”。

  JF12风洞的研制依据的是我国独创的爆轰驱动法,开启了我国大型气动实验装备建设由仿制到创新研制的新纪元。

  

  第四代钍基熔盐堆技术

  钍基熔盐堆是国际上公认的第四代核电的6种备选技术之一,而中国是首个将其商业化的国家。

  该反应堆使用钍-232 裂变发电,取代了铀-235,反应堆为常压设计。我国钍元素储量比铀高很多,这种元素更为安全廉价,反应后产生的放射性核废料是传统核电站的千分之一。

  钍基反应堆使用氟化盐作为冷却剂,不需要大量水/重水,因此无需耗费大量水资源,对核电站的选址要求更低,非常适合缺水干旱的内陆地区。

  钍反应堆号称核聚变前的终极能源解决方案。虽然还有局部风险,但已经在可控的范围内了。国际知名物理学家叶恭平博士提供了一个数据,他说目前全世界430多座核反应堆只提供了人类2.6%的能源。如果钍反应堆能大规模推广,这个数据将提升到40%-50%的水平。

  钍反应堆技术,从上世纪60年代开始,美国、前苏联、日本和法国都先后投入研发,但由于材料问题都失败了。现在中国科学家已经成功建造了全世界第一座使用钍基熔盐堆的核电站,成功引领未来核电技术的发展。

  

  纳米酶技术

  纳米酶是一种无机材料在纳米尺度体现出有机酶物质性质的现象。纳米酶是一种具有酶性质的纳米材料,集纳米材料与人工酶于一身。

  由于其独特的类酶性质,纳米酶被认为是下一代的人工酶,并且不仅仅会被用于人类健康领域,还包括环境、农业、能量、法医学和国家安全领域等等。

  2007年,中科院院士阎锡蕴团队在国际上首次发现了这种神奇的纳米效应并将其命名为“纳米酶”。

 ▲阎锡蕴 | 企业绿色发展(海口)研究院科技顾问、中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员 ▲阎锡蕴 | 企业绿色发展(海口)研究院科技顾问、中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员

  这项科学发现成功入选当年中国科学十大进展。不少领域内同行认为,纳米酶问世打破了有机与无机的界限,颠覆了人们传统的认知。

  纳米酶问世以来,短短几年间就获得了国际认可:不仅被收入《中国大百科全书》;国际知名杂志《微尺度》还为其开辟了专栏,国际学术出版社Springer出版了《纳米酶学》英文专著;在国际学术大会上,“纳米酶”分会场被挤得水泄不通……英国皇家化学会会刊综述评价纳米酶:“改变了传统观念,开辟了新研究方向,推动了纳米材料在生物医学的应用。”

  凭借在肿瘤生物学和纳米生物学领域作出的原创性贡献,团队带头人阎锡蕴先后荣获国家自然科学奖二等奖、全国创新争先奖、Atlas国际奖、谈家桢生命科学成就奖、何梁何利基金生命科学技术进步奖等荣誉。



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