科技動態

全球首款量子羅盤問世

英國帝國理工學院研究人員和M Squared公司攜手，研制出全球首款用于導航的量子加速度計。該量子“羅盤”是不依賴全球定位衛星（GPS）的防干擾導航裝置，能確定地球上任何地方的精確位置。該“羅盤”依靠測量極低溫度（接近絕對零度）下超冷原子的運動來工作，同時，為使原子足夠冷并探測其特性，M Squared公司歷時3年研制出一種用于冷原子傳感器的通用激光系統，可對原子進行冷卻，并為加速度測量提供光學標尺。新量子“羅盤”的設計初衷是為大型車輛、船只等提供導航服務，但也可用于尋找暗能量和引力波等基礎科學研究。

大眾集團推出量子計算智能交通管理系統 提供精確交通數據

德國大眾集團（Volkswagen Group）首次成功使用量子計算機研發了一種交通管理系統，該系統可精確計算城市交通量、交通需求和出行時間，而不再依靠預測。因此，出租車公司和運輸服務提供商將更有效地部署車隊，同時最大限度地減少乘客的等待時間。該系統將消除諸如出租車和公共汽車在無乘客的情況下駕駛很長的距離等問題，以及針對顧客等待時間長或者是在乘車需求高的地點，可以在固定時間表內增加額外班次，以更好地滿足需求。據介紹，該算法也可用于自動駕駛車輛等其他方面。

英國研發南極無人船

英國東英吉利大學的研究團隊正與一家公司合作研發一種能在南極海域嚴酷環境下使用的無人駕駛船，這有助于為科學家分析海平面上升原因獲取更多重要數據。該研究團隊在篩選一系列涂層材料，以便讓船體表面“不粘”，飛濺的海水或雪花會從船體表面直接滑落而不造成影響。這艘無人船將依靠海浪推動前進，船上裝備了為電子系統供電的太陽能板，衛星通信設備則確保所采集數據能及時傳輸到岸上的基地。

通用動力公布最新“金槍魚-9”無人潛航器

美國通用動力任務系統公司公布了其設計的最新“金槍魚-9”無人潛航器，其集高導航精度、高聲吶分辨率和精密作業能力于一體，可在數分鐘內形成精確數據，可用于國防、商業及研究等領域。該無人潛航器有一個可拆卸的數據存儲模塊(RDSM)，可以存儲清晰影像、視頻和聲吶數據，存儲模塊可在數分鐘內取出回收。其可在3節的航速下航行8h，最高航速6節，下潛深度達200m。該無人潛航器與更大型無人潛航器數據收集能力相當，可以在碼頭、剛性船體充氣艇及其他艦船上布放及回收。

Biomega攜首款電動車SIN亮相進博會

丹麥Biomega設計公司攜其首款電動車SIN亮相在上海舉辦的中國國際進口博覽會，該產品旨在應對新加坡雜亂無序的城市交通道路問題。該款電動車已在新加坡亮相過，該款車型SIN搭載了20kW·h的電池系統，續航里程160km。該電池系統由1塊14kW·h的內置電池和1塊6kW·h的可拆卸電池構成。該款車型省去了不必要的外觀設計，特色設計在于：風擋(從車頭延伸到車尾)、駕駛員的擱腳處，以及利用兩款攝像頭替代了側視鏡。其采用了輕量化碳纖維車身，重量在800kg以下，將于2021―2023年間實現量產。

鋰電池“長壽”密碼找到

南開大學梁嘉杰團隊與江蘇師范大學賴超團隊合作，利用石墨烯宏觀體三維網絡作為機械骨架，銀納米線二維網絡作為導電結構，通過低成本、與工業化生產相兼容的涂布–冷干法，制備具有多級結構的銀納米線–石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為金屬鋰復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產生，從而可實現電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。經測試，該金屬鋰復合負極材料的比容量可達2573mA·h/g；對稱電池測試中，首次實現了在極高電流密度40mA·h/cm2下反復充放電1000周以上，并且過電勢低于120mV。

南理工在純鈦金屬孿生行為研究方面獲進展

南京理工大學李玉勝等人在純鈦金屬孿生行為研究方面取得新進展，發現了純鈦高次孿生的主要影響因素。研究人員設計并制備具備特定初始織構及宏觀應力狀態的工業純鈦，運用背散射電子衍射技術進行系統性研究分析，提出晶體取向與受力方向是高次孿生現象中孿晶系選擇的主要影響因素，發現施密特定律對預測高次孿生現象中孿晶變體的選擇有重要作用。論文建立的局部應力模型成功地模擬了材料在變形過程中晶體的局部應力狀態，對理解金屬孿生行為具有重要意義。

新研究提升太陽能電池轉換效率

蘭州大學彭尚龍團隊通過采用新型電荷選擇性材料改性、光吸收改善、硅納米陷光結構構筑、硅表面鈍化和硅/金屬界面接觸電阻降低等策略，提升了太陽能電池的轉換效率，同時降低了成本。研究人員將還原氧化石墨烯引入新型電荷選擇性材料薄膜中，使導電性提高、電池材料光吸收增強。通過對電池結構進行設計、選用氧化鋅作為電子選擇性材料等技術改進，使得太陽能電池轉換效率超過15%。相關研究成果為降低傳統硅基太陽能電池的成本提供了新思路，為將來大范圍推廣提供了可能。

復旦大學研究團隊發現新型磁性二維材料

復旦大學張遠波團隊在二維磁性材料領域取得重大突破——發現了一種新型的磁性二維材料Fe3GeTe2，單層的Fe3GeTe2在低溫下仍具有鐵磁長程序及面外磁各向異性。該研究團隊用鋰離子插層Fe3GeTe2薄層，使得樣品的鐵磁轉變溫度提高到室溫以上，為未來使用該材料制作電子器件提供了可能。同時，還發展了一種新的樣品解理方法——利用氧化鋁和Fe3GeTe2之間強的粘附性及較大的接觸面積來制備單層樣品。這種方法制備效率高，解理能力強，還將為有效解理與Fe3GeTe2解理難度類似的其他層狀材料提供了新的方法和研究思路。

鈣鈦礦發光二極管研究獲新突破

中國科學院院士黃維和南京工業大學王建浦團隊將鈣鈦礦發光二極管（LED）外量子效率提高到20.7%，較國際同行提升近一半。該團隊提出一種利用低溫溶液法設計鈣鈦礦發光層的新思路，在鈣鈦礦前驅體溶液中加入一種氨基酸添加劑，使其自發形成一種鈣鈦礦發光層。此添加劑一方面可以與底層襯底結合形成一層有機絕緣層，另一方面可以誘導鈣鈦礦結晶，形成低缺陷密度的高質量晶體，從而實現高效率發光。用此方法制備的新型鈣鈦礦LED在多個關鍵指標上優于相近發光波段的OLED。由于鈣鈦礦LED的能耗低、亮度高，容易制成超大面積的器件，因此在電視、智能手機、大尺寸戶外顯示屏等領域有廣闊應用前景。

我國科學家用二氧化碳合成新型生物降解塑料并實現量產

中國科學院長春應用化學研究所王獻紅團隊將二氧化碳變“廢”為寶，歷時20年時間實現了二氧化碳基生物降解塑料的工業化生產。二氧化碳是一種低成本碳資源，以其為原料可以合成二氧化碳基生物降解塑料，降解產物對環境無污染，而且生產成本較低。目前，該二氧化碳基生物降解塑料已經實現量產，工業化生產能力達年產5萬噸，可用于制備塑料袋、快遞包裝等。同時，用這種材料制成的地膜，已經過連續4年覆膜試驗，有望為解決農田地膜殘留污染提供新的突破口。

中國“人造太陽”EAST裝置實現1億攝氏度等離子體運行

有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克大科學裝置EAST實現了1億攝氏度等離子體運行等多項重大突破。今年EAST實驗重點開展了高功率加熱下堆芯物理機制研究的系列實驗，通過優化穩態射頻波等多種加熱技術在高參數條件下的耦合與電流驅動、等離子體先進控制等，實現加熱功率超過10MW，等離子體儲能增加到300kJ；在電子回旋與低雜波協同加熱下，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度。該實驗實現了高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩態運行模式，為正在進行的中國聚變工程實驗堆（CFETR）設計提供了重要的實驗依據與科學支持。

我國反射面天線技術引領國際大科學工程核心設備研制

由中國電子科技集團有限公司第五十四研究所牽頭承擔的“平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）天線關鍵技術”課題順利通過科技部驗收。該項目突破了反射面天線口徑場分布優選、超寬帶饋源與反射面一體化設計、輕型高精度大口徑副反射面設計與制造、寬頻帶雙極化低噪聲溫度饋源等關鍵技術，建立了天線輻射特性和噪聲溫度快速計算模型，研制了SKA天線輕型高精度副反射面樣機和超寬帶高性能雙極化制冷饋源系統。該項目參與了SKA國際大科學工程核心設備的關鍵技術研發，研究成果被納入大科學工程的實施方案，提高了我國的影響力。

北京航天自動控制研究所研制出“自動化多媒體記錄系統”

北京航天自動控制研究所研制的“自動化多媒體記錄系統”由工作臺、智能控制器、機械臂、人機交互界面組成，只需簡單的操作，就能自動完成航天產品多媒體信息錄入工作，包括多角度拍照、信息入庫、輔助檢測等，可替代大量繁雜的人工勞動，有效避免人工記錄可能出現的遺忘記錄、記錄模糊、歸檔不及時等問題。該系統可應用于航天產品從入廠、組裝、檢驗直到交付的全過程中，便于問題追溯。

我國首臺永磁直驅電力機車正式下線

我國首臺永磁直驅大功率交流傳動電力機車在中車大同電力機車有限公司下線，這是我國在交流電力機車領域的又一突破。由于新型機車采用了直接驅動輪對技術，取消了傳統的傳動齒輪箱，系統部件維護周期達200萬千米左右。機車采用永磁直驅技術，在總效率提升至88%的同時，其每小時還可節約電能200度。此外，新型機車以空心軸撓性板聯軸器作為轉向架驅動結構，不僅輕巧可靠，而且整體實現“鋼性”聯結，在有利于環保的同時，較其他交流電力機車噪聲降低15%以上，舒適性也得到相應提高。

北京航天自動控制研究所成功研制“機器視覺集卡車架防吊系統”

北京航天自動控制研究所為青島港新前灣全自動化集裝箱碼頭研制的“機器視覺集卡車架防吊系統”投入使用。該系統可有效防止集裝箱裝卸作業中吊起和碰箱事故的發生，減少人員傷亡，提高集裝作業效率和自動化水平。“機器視覺集卡車架防吊系統”的防吊起功能，可對貨柜車行駛區域進行實時監控，并對潛在的吊起事故發出報警信號。除此之外，該系統還增加了車架位置監測功能，能監測吊裝作業中貨柜車車體是否發生位移，避免碰箱事故的發生。