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文/飛丞

翱翔青藏高原，“云雀”銜來更多科考數(shù)據(jù)

近日，由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所自主研制的“云雀”自主飛行機(jī)器人在青藏高原開展高海拔冰川與湖泊智能化科考工作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化高海拔環(huán)境科考。

青藏高原海拔高，氧氣稀薄，氣候惡劣多變，尤其是極高海拔區(qū)，科考活動難度大，危險系數(shù)高，人類難以開展工作甚至無法到達(dá)，制約了青藏科考全面深入持續(xù)開展。為此，在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目支持下，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、中國科學(xué)院青藏高原研究所等國內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊，圍繞高海拔極端環(huán)境下的機(jī)器人移動與作業(yè)技術(shù)開展聯(lián)合攻關(guān)。

據(jù)介紹，“云雀”突破了“稀薄大氣中的高效升力系統(tǒng)設(shè)計”“高原強(qiáng)風(fēng)干擾下的自主控制”等技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了空氣稀薄、強(qiáng)風(fēng)干擾等極端環(huán)境下的自主起降、定點(diǎn)或航跡飛行、動靜態(tài)障礙物避碰等自主功能。

在海拔6000米的西藏廓瓊崗日冰川區(qū)，“云雀”完成了冰面溫度熱紅外影像監(jiān)測、冰川三維地形勘測與建模、高空大氣溫濕壓與黑碳通量垂直廓線監(jiān)測工作，并在海拔4730米的納木錯湖完成了深部水體樣品自動化采集和湖水溫度垂直剖面實(shí)時監(jiān)測工作。本次應(yīng)用充分驗(yàn)證了“云雀”的自主作業(yè)能力可覆蓋青藏高原所有野外科考站和絕大部分冰川區(qū)，有望形成全新的精細(xì)化、智能化科考作業(yè)力量。

小麥育種“骨干親本”找到突破口

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊，從我國育成的3000多個小麥品種中精選145份代表性品種進(jìn)行重測序，揭示了其基因組重塑和優(yōu)化的過程，為解析小麥育種“骨干親本”找到了突破口。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張學(xué)勇介紹，目前基于規(guī)模化品種的重測序，成為系統(tǒng)解析優(yōu)異種質(zhì)資源以及重大品種形成和演變的重要技術(shù)與方法。團(tuán)隊對145份小麥的代表性品種進(jìn)行了重測序，構(gòu)建了高密度的基因組變異圖譜。研究發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50～60年代的品種基因組組成以我國地方品種的貢獻(xiàn)為主，而70～80年代則以引進(jìn)品種的貢獻(xiàn)為主，80年代中后期引進(jìn)品種的貢獻(xiàn)達(dá)到頂峰。引進(jìn)種質(zhì)貢獻(xiàn)了一些我國地方品種中缺乏的單倍型區(qū)段，這從基因組學(xué)層面客觀地反映了我國小麥育種的歷史。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在人工選擇育種進(jìn)程中，小麥的A、B、D三個基因組間和共線區(qū)域的同源基因之間表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非對稱選擇規(guī)律。同時，研究人員以育種進(jìn)程中小偃6號小麥及其衍生品種為例，系統(tǒng)研究了雜交選育過程中強(qiáng)連鎖單倍型區(qū)段的形成和演化規(guī)律，明確了一些單倍型區(qū)段所控制的性狀。這為以系譜為基礎(chǔ)，以基因組學(xué)為手段，解析每一個“骨干親本”所攜帶的優(yōu)良區(qū)段提供了很好的思路和樣板，也為小麥基因組選擇育種提供了重要依據(jù)和理論指導(dǎo)。

全國首條“超級電容+鈦酸鋰電池”有軌電車工程完工

近期，由中鐵二十二局集團(tuán)有限公司承建的國內(nèi)首條采用“超級電容+鈦酸鋰電池”儲能供電裝置的有軌電車工程——廣東省廣州市黃埔區(qū)有軌電車1號線完工。

該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人胡文濤介紹，黃埔區(qū)有軌電車1號線全長約14.4公里，有軌電車的車身長37米，寬2.65米，高3.68米，為100%低地板有軌電車線路，方便乘客上下車。

據(jù)了解，這條線路在全國首次采用“超級電容+鈦酸鋰電池”混合儲能供電裝置技術(shù)。線路系統(tǒng)超級電容單體容量達(dá)9500法拉。車輛達(dá)到站點(diǎn)時，在乘客上下車間隙，可自動完成充電，用時不到30秒，實(shí)現(xiàn)車輛能耗和補(bǔ)給動態(tài)平衡，確保車輛全程不間斷運(yùn)行。同時，車輛配置鈦酸鋰電池可在突發(fā)狀況和緊急狀態(tài)下為車輛補(bǔ)償供電，高度提升了車輛運(yùn)行的應(yīng)急能力。由于采用“超級電容+鈦酸鋰電池”作為儲能裝置牽引供電，區(qū)間無接觸網(wǎng)，減少了城市空中“蜘蛛網(wǎng)”。此外，車輛制動時將80%以上的制動能量回收至超級電容形成電能儲存，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用，做到了高效節(jié)能。

我國半導(dǎo)體抗光腐蝕研究取得新進(jìn)展

內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院研究員王蕾帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊在半導(dǎo)體抗光腐蝕研究方面取得新進(jìn)展，得到國家自然科學(xué)基金等多個項(xiàng)目的認(rèn)可支持。“鈍化層助力BiVO4抗光腐蝕研究”的相關(guān)成果已于近日在國際化學(xué)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表，將有助于提高太陽能制氫的光電轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)王蕾介紹，新型潔凈能源氫能素來是新能源的研究熱點(diǎn)，光解水制氫是獲得氫能的主要技術(shù)之一，而太陽能制氫轉(zhuǎn)換效率是光解水主要性能指標(biāo)。半導(dǎo)體較低的光吸收率和較高的載流子復(fù)合率是影響轉(zhuǎn)換效率的首要因素，因此，如何提高光電轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)前光電催化研究領(lǐng)域的重中之重。

BiVO4半導(dǎo)體因具有2.4電子伏特的合適帶隙寬度、良好的光吸收性能以及適合的低電位下進(jìn)行水氧化的導(dǎo)帶位置，成為太陽能光電催化制氫領(lǐng)域的重要材料之一。然而，由于BiVO4材料的電子與空穴相復(fù)合，嚴(yán)重影響了光生電荷傳輸，使其太陽能光電催化性能低于理論值，同時由于光腐蝕，使其無法適用長期光解水反應(yīng)。科研團(tuán)隊通過改善材料制備工藝以及恒電位光極化測試方法，提高了BiVO4活性及穩(wěn)定性。

研究表明，無表面助催化劑修飾下的BiVO4在間歇性測試下，可以達(dá)到100小時的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出超強(qiáng)的“自愈”特性。電化學(xué)測試顯示，半導(dǎo)體表界面產(chǎn)生的鈍化層和氧空位協(xié)助作用，有效減小了半導(dǎo)體電子與空穴復(fù)合，提高了表面水氧化動力學(xué)，從而抑制了光腐蝕。