2020年世界前沿科技發(fā)展態(tài)勢及展望（下）

國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所研究小組

（接上期）

能源篇

全球油氣市場供大于求，國際油價低位震蕩。受新冠疫情影響，全球油氣市場需求低迷，國際油價低位震蕩，大量油企面臨生存挑戰(zhàn)。2020 年2 月，世界多國疫情持續(xù)發(fā)酵，原油需求疲軟，國際油價連續(xù)下挫，自年初以來已累計下跌27%。3 月，石油輸出國組織歐佩克（OPEC）未與俄羅斯就減產(chǎn)協(xié)議達(dá)成一致，國際油價再次遭受重?fù)簦霈F(xiàn)恐慌性下跌。隨后，沙特阿拉伯大幅下調(diào)銷往歐洲、遠(yuǎn)東及美國等市場的原油價格，率先打響石油價格戰(zhàn)。4 月，美國芝交所交易規(guī)則修改后的極端投機(jī)行為造成美國WTI 原油期貨結(jié)算價跌至負(fù)值。OPEC+重啟談判達(dá)成的最大規(guī)模減產(chǎn)協(xié)議于2020 年5 月1 日正式執(zhí)行，同時歐美經(jīng)濟(jì)重啟，油價開始回升，但仍處于歷史低位。受低油價沖擊，國際石油巨頭雪佛龍公司、巴西國家石油公司等多家油企入不敷出，面臨生存挑戰(zhàn)。

可再生能源投資火熱，能源轉(zhuǎn)型是大勢所趨。越來越多的國家和企業(yè)為振興經(jīng)濟(jì)而紛紛投資可再生能源。意大利國家電力公司發(fā)布“3 年能源可持續(xù)投資計劃”，將在2020—2022 年間投資278 億歐元用于綠色能源項目，以進(jìn)一步增加可再生能源電力占比。英國政府宣布，將資助1.17 億美元用于支持一系列清潔能源項目，以幫助一些工業(yè)領(lǐng)域和民眾家庭降低碳排放。韓國公布了一項可再生能源長期計劃，將可再生能源占韓國能源結(jié)構(gòu)的比例從目前的15.1%提高到2034 年的40%。此外，美國能源信息署預(yù)測，到2021 年，美國風(fēng)能和太陽能等可再生能源的發(fā)電量將超過核能和煤炭，2045 年將超過天然氣，可再生能源在美國發(fā)電結(jié)構(gòu)中所占的份額將從2019 年的19% 增加到2050 年的38%。

先進(jìn)核反應(yīng)堆和小堆商業(yè)化應(yīng)用加速。全球多個國家和機(jī)構(gòu)正在加速實現(xiàn)先進(jìn)核反應(yīng)堆和小堆的商業(yè)化應(yīng)用。芬蘭國家技術(shù)研究中心宣布，將啟動開發(fā)區(qū)域供熱小型模塊化反應(yīng)堆項目，并圍繞小型堆技術(shù)在芬蘭建立新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。烏克蘭國家核電公司表示，將不再新建大型水-水高能反應(yīng)堆（VVER）機(jī)組，轉(zhuǎn)為建設(shè)小型模塊化反應(yīng)堆，以更好地實現(xiàn)可再生能源與核電的電力互補。國際原子能機(jī)構(gòu)啟動一項為期3 年的小型模塊化反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)性研究項目，以幫助開發(fā)者按照市場的需求和期望開發(fā)特定的小堆商業(yè)模型。美國能源部宣布啟動先進(jìn)反應(yīng)堆示范計劃，不僅提供1.6 億美元的初始資金，建造2 座能夠在未來5～7 年內(nèi)投入運行的反應(yīng)堆，而且通過國家反應(yīng)堆創(chuàng)新中心測試和評估先進(jìn)核反應(yīng)堆技術(shù)，以幫助美國私營企業(yè)進(jìn)行研發(fā)。

氫能技術(shù)備受關(guān)注，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。作為清潔能源供給體系的重要載體，氫能開發(fā)與利用成為世界新一輪能源技術(shù)變革的重要方向。澳大利亞塔斯馬尼亞州政府發(fā)布的《可再生氫能工業(yè)行動計劃》稱，塔斯馬尼亞州將于2025 年開始出口可再生氫氣，并于2030 年成為全球最重要的可再生氫氣生產(chǎn)商和出口商。德國通過《國家氫能戰(zhàn)略》，計劃將氫能技術(shù)發(fā)展成為德國出口的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域。歐洲氫能學(xué)會發(fā)布《2×40GW綠色氫能倡議計劃》，以支持歐盟市場綠色氫的生產(chǎn)。歐盟采取了多項舉措，例如，為氫能源生產(chǎn)提供50 億～300 億歐元支持，將下個長期預(yù)算中對氫能源項目的扶持資金提升至13 億歐元，通過特別基金項目加大對可再生能源和氫能源基礎(chǔ)設(shè)施的投資等，以此推動氫能源技術(shù)的發(fā)展。

先進(jìn)制造篇

全球制造業(yè)發(fā)展滯緩，各國采取措施積極應(yīng)對。新冠肺炎疫情對全球經(jīng)濟(jì)影響巨大，全球制造業(yè)發(fā)展滯緩。世界主要國家均采取分階段解封措施擴(kuò)大復(fù)工復(fù)產(chǎn)范圍。歐盟簽署總額為5400 億歐元的緊急救助計劃，并醞釀采取措施吸引制造業(yè)回歸，以降低供應(yīng)鏈外部依賴。美國啟動“大眾企業(yè)貸款計劃”，以支持受疫情影響的中小企業(yè)。英國通過降息、撥款、擬定創(chuàng)業(yè)就業(yè)計劃等措施，應(yīng)對可能出現(xiàn)的失業(yè)潮。法國撥款1360 億歐元實施經(jīng)濟(jì)救助，包括援助航空產(chǎn)業(yè)150 億歐元和汽車產(chǎn)業(yè)80 億歐元。

機(jī)器人技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，應(yīng)用落地速度加快。德國馬克斯· 普朗克研究所研發(fā)出能在血液中逆流移動的微型機(jī)器人，可通過體外磁場控制運動方向，或?qū)槲⑿蜋C(jī)器人從事針對性和局部性治療鋪平道路。中國科學(xué)院化學(xué)研究所開發(fā)出可程序化控制的磁性機(jī)器人，首次實現(xiàn)了液滴的切割、移動、釋放和旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜行為，在化學(xué)分析和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。波士頓動力機(jī)器狗Spot 在挪威石油公司Aker BP 實現(xiàn)應(yīng)用，使用其立體攝像頭系統(tǒng)、避障系統(tǒng)和機(jī)載傳感器進(jìn)行故障檢查。韓國SK 電訊公司和日本歐姆龍集團(tuán)合作開發(fā)出5G 防疫AI 機(jī)器人，其使用了AI、5G、機(jī)器人自動控制等尖端技術(shù)，可執(zhí)行建筑物內(nèi)噴灑消毒噴霧、使用紫外線燈滅菌、協(xié)助進(jìn)行出入訪客體溫檢查等任務(wù)。

3D 打印技術(shù)創(chuàng)新成果不斷，技術(shù)與應(yīng)用齊發(fā)展。德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院開發(fā)出“分光束”雙光子3D 打印技術(shù)，可實現(xiàn)從100nm 到100μm 大跨度尺寸的3D打印，較之前提高數(shù)十倍至上百倍。中美科學(xué)家利用3D 打印技術(shù)構(gòu)造出三維錐形不對稱結(jié)構(gòu)蒸發(fā)體系，使海水淡化速率達(dá)1.72kg/(m2·h)， 顯 著 提 高 了水蒸發(fā)速率和能量利用效率。美國海軍空戰(zhàn)中心飛機(jī)分部（NAWCAD） 利 用3D 打 印 技術(shù)制造出醫(yī)用防護(hù)面罩，以供給美國海軍“仁慈”級醫(yī)療船，用于新型冠狀病毒的防護(hù)工作。英國國防部利用增材制造技術(shù)開發(fā)出個性化形狀的爆炸物，為爆炸效果創(chuàng)造新可能性，同時減少材料消耗，降低成本。

5G 技術(shù)加速與工業(yè)融合，促進(jìn)智能制造新發(fā)展。英國投資900 萬英鎊啟動名為“5G-Encode”的5G 技術(shù)與制造業(yè)融合項目，將探索工業(yè)環(huán)境中專用5G 網(wǎng)絡(luò)的新業(yè)務(wù)模型，研究5G 在改善復(fù)合材料設(shè)計和生產(chǎn)過程中的實際應(yīng)用。韓國現(xiàn)代重工集團(tuán)與電信運營商KT 公司合作開發(fā)了基于5G 網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)智能船廠解決方案，進(jìn)一步提升自主機(jī)器人技術(shù)，以提高效率和安全性。中國臺灣微軟公司與臺達(dá)電子公司、遠(yuǎn)傳電信公司三方共同打造了中國臺灣地區(qū)第一個5G 智慧工廠，在生產(chǎn)過程中建立智慧物流調(diào)度系統(tǒng)，穩(wěn)定執(zhí)行物流搬運工作，大幅縮減物料搬運次數(shù)及人力成本，并依據(jù)監(jiān)測資訊即時下達(dá)指令，有效提高產(chǎn)能。

航天篇

主要航天國家加快軍事太空系統(tǒng)能力建設(shè)，以奪取太空戰(zhàn)略優(yōu)勢。美國成立太空咨詢委員會和數(shù)據(jù)治理委員會，以進(jìn)一步掌握全球太空前沿技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，并將全面推行數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，為維持美國太空軍事力量優(yōu)勢提供支持；研發(fā)出“小林丸”太空跟蹤系統(tǒng)，啟用太空監(jiān)視雷達(dá)站“太空籬笆”和首套太空攻擊武器系統(tǒng)“反通信系統(tǒng)Block 10.2”，并開始推進(jìn)天基傳感器層建設(shè)，以進(jìn)一步提升美國的太空攻防能力，強(qiáng)化太空威懾。俄羅斯計劃對國家太空監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將重點提升系統(tǒng)信息探測和數(shù)據(jù)處理能力，加強(qiáng)太空綜合保障能力建設(shè)；研制出“努多利河”機(jī)動式反衛(wèi)星系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)發(fā)射直升式反衛(wèi)星導(dǎo)彈，對其實戰(zhàn)性能進(jìn)行測試。英國任命首位太空司令部司令，并組建內(nèi)閣級國家太空委員會，以領(lǐng)導(dǎo)英國全面開展太空能力建設(shè)，保護(hù)英國的太空利益。日本正式組建太空部隊，并將構(gòu)建天基預(yù)警系統(tǒng)，以提升對高超聲速和彈道導(dǎo)彈等威脅目標(biāo)的探測預(yù)警能力，加強(qiáng)太空防御能力建設(shè)。

美國強(qiáng)化太空領(lǐng)域合作，以應(yīng)對太空威脅。美國計劃與日本構(gòu)建太空情報共享網(wǎng)絡(luò)，并將幫助日本培養(yǎng)太空軍事作戰(zhàn)人員，繼續(xù)深化雙方在太空領(lǐng)域的合作。美國與印度簽署《在太空態(tài)勢感知領(lǐng)域開展科學(xué)合作》諒解備忘錄，雙方將在太空態(tài)勢感知技術(shù)研發(fā)和地面監(jiān)視設(shè)施建設(shè)等方面開展合作。美國與秘魯簽署《太空數(shù)據(jù)共享協(xié)議》，將為秘魯提供太空態(tài)勢感知信息。美國太空司令部正式接管“奧林匹克防衛(wèi)者行動”項目，將與盟友構(gòu)建太空聯(lián)盟，共同強(qiáng)化太空威懾能力。英國作為該項目的成員國之一，計劃與美國在2020 年合作研制并發(fā)射一顆試驗衛(wèi)星，以加強(qiáng)雙方在太空領(lǐng)域的合作。

商業(yè)航天穩(wěn)步發(fā)展，為天基通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、載人航天發(fā)射及在軌維護(hù)等任務(wù)提供有力支持。美國SpaceX 公司通過9 次發(fā)射成功將538 顆“星鏈”衛(wèi)星送入軌道，并計劃于2020 年底利用“星鏈”星座為北美和加拿大地區(qū)提供天基互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。美國軍方希望借助“星鏈”星座滿足其北極地區(qū)通信需求，并將探索該星座的潛在軍事能力。同時，SpaceX 公司成功發(fā)射載人龍飛船，將2 名航天員送往國際空間站，完成全球首次商業(yè)載人軌道發(fā)射，并使美國再度恢復(fù)載人航天發(fā)射能力。美國諾格公司的“任務(wù)擴(kuò)展飛行器-1”商業(yè)在軌服務(wù)航天器成功完成衛(wèi)星延壽服務(wù)，開啟商業(yè)衛(wèi)星在軌服務(wù)新模式。英國OneWeb公司成功發(fā)射第三批34 顆組網(wǎng)衛(wèi)星，使其星座在軌衛(wèi)星總數(shù)達(dá)74 顆，并擬于2021 年開始為政府和企業(yè)提供商業(yè)通信服務(wù)。

美俄日等國加強(qiáng)對深空探索的規(guī)劃和投入，推動深空探索任務(wù)有序開展。美國發(fā)布《鼓勵國際社會支持回收和利用太空資源》行政令，為美國商業(yè)航天企業(yè)進(jìn)入太空資源開發(fā)領(lǐng)域提供支持。美國在《2021 財年預(yù)算案》中為NASA 提供252.46 億美元預(yù)算，旨在推進(jìn)“阿爾忒彌斯”登月計劃，以在2024 年前實現(xiàn)送人重返月球目標(biāo)。同時，該預(yù)算中有5.29 億美元經(jīng)費用于火星探索任務(wù)，以支持開展無人火星探測和取樣回送任務(wù)。NASA 發(fā)布“阿爾忒彌斯”探月計劃協(xié)定，要求參與該計劃的國家遵守協(xié)定原則，以保障月球探索有序開展。俄羅斯計劃與歐空局開展合作，擬在2025 年前完成3 次落月任務(wù)，并對月球極地和土壤環(huán)境開展研究。日本“火星衛(wèi)星探測”任務(wù)進(jìn)入全面研制階段，將首次嘗試把“火衛(wèi)一”樣品送回地球。印度計劃于2021 年發(fā)射“月船”3 號探測器，第二次挑戰(zhàn)月球軟著陸任務(wù)。

航空篇

全球航空產(chǎn)業(yè)進(jìn)入蕭條期。在航空運營市場方面，新冠疫情致使全球航班大面積停飛，民航客運市場陷入低迷。美國航空公司、達(dá)美航空公司及聯(lián)合航空公司停飛航班超過60%。德國漢莎公司、法國航空公司及愛爾蘭航空公司等歐洲航空公司的航空載客量均下降近90%。亞洲地區(qū)航空公司的客運航班量也均下降50%以上。國際機(jī)場理事會發(fā)布報告稱，新冠疫情的傳播將使2020 年全球客運量減少2/5，并且使機(jī)場收入減少約50%。在航空產(chǎn)業(yè)鏈方面，受疫情影響，全球主要航空制造公司及供應(yīng)商正面臨生產(chǎn)延期、訂單銳減及大幅裁員等問題。美國波音公司第一季度交付50 架飛機(jī)，同比下降45%。美國通用電氣公司認(rèn)為，疫情將對其飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)及維修業(yè)務(wù)造成嚴(yán)重沖擊，宣布將裁員10%，并削減一切不必要的開支。法國空客公司多地工廠遭遇短期停工，預(yù)計2020 年的飛機(jī)交付量將同比下降25%。英國羅羅公司預(yù)測全球?qū)掦w發(fā)動機(jī)的需求銳減，宣布放棄2020 年度的盈利、交付及現(xiàn)金儲備計劃，并停止股東分紅。

美俄等持續(xù)推進(jìn)空中作戰(zhàn)平臺和裝備的研發(fā)、測試及演練，為構(gòu)建空中優(yōu)勢奠定基礎(chǔ)。在無人機(jī)方面，美國海軍計劃在未來5 年為無人機(jī)系統(tǒng)投入約79 億美元，以支持部隊裝備結(jié)構(gòu)向無人化方向調(diào)整。美國成功完成“小精靈”空中發(fā)射/回收集群無人機(jī)的首次飛行試驗，推進(jìn)智能協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展。俄羅斯計劃研制一款能在臨近空間和低密度大氣層環(huán)境下執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的高超聲速無人戰(zhàn)機(jī)，以滿足未來空戰(zhàn)需求。英國空軍正式組建“蜂群無人機(jī)”中隊，以開展無人機(jī)防御能力研究，應(yīng)對無人機(jī)威脅。法國利用“神經(jīng)元”無人機(jī)與“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)開展協(xié)同作戰(zhàn)測試，以研究實戰(zhàn)環(huán)境下無人機(jī)的作戰(zhàn)能力。澳大利亞推出首架具備人工智能技術(shù)的“忠誠僚機(jī)”無人機(jī)，將為其發(fā)展有人-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)提供關(guān)鍵裝備支持。在作戰(zhàn)飛機(jī)方面，美軍擬在未來5 年投入76 億美元，用于研發(fā)“下一代空中主宰”戰(zhàn)斗機(jī)，以取代現(xiàn)役的F-22 戰(zhàn)斗機(jī)。美國利用B-1B、B-2及B-52 轟炸機(jī)多次演練奔襲亞太地區(qū)的洲際空襲能力，驗證遠(yuǎn)程部署打擊能力，提升戰(zhàn)略威懾力。美國空軍首次利用F-15E 戰(zhàn)斗機(jī)完成B61-12 核彈飛行試驗，以豐富空中核打擊手段。俄羅斯推進(jìn)“產(chǎn)品30”發(fā)動機(jī)的試驗工作，以優(yōu)化蘇-57 戰(zhàn)斗機(jī)的綜合飛行性能。法德政府將“未來作戰(zhàn)航空系統(tǒng)”項目合同授予空客公司等制造商，推進(jìn)項目進(jìn)入演示驗證階段，擬于2026 年實現(xiàn)戰(zhàn)機(jī)試飛。日本為“哥斯拉”下一代F-X戰(zhàn)斗機(jī)研制撥款2.5 億美元，計劃在2020 年底前制定研究框架，在2035 年實現(xiàn)列裝。印度開展新型戰(zhàn)機(jī)AMCA 的設(shè)計工作，計劃在2025 年完成戰(zhàn)機(jī)首飛任務(wù)。在高超聲速武器方面，美國空軍開啟空射型高超聲速巡航導(dǎo)彈研究，并將采購8 枚空射快速響應(yīng)武器（ARRW）高超聲速導(dǎo)彈，擬使ARRW 于2022 財年前具備初始作戰(zhàn)能力，以提升現(xiàn)有空戰(zhàn)平臺的作戰(zhàn)能力。美國空軍和陸軍共同開展新型高超聲速武器研發(fā)工作，以擴(kuò)展高超聲速武器的應(yīng)用范圍。俄羅斯將在圖-160 戰(zhàn)略轟炸機(jī)上裝備“匕首”高超聲速導(dǎo)彈，并計劃到2024 年將第712 航空兵團(tuán)換裝該型導(dǎo)彈，以增強(qiáng)俄羅斯的空中戰(zhàn)略威懾力量。日本公布高超聲速武器研發(fā)線路圖，將研發(fā)高超聲速巡航導(dǎo)彈和超高速滑翔射彈兩類高超聲速系統(tǒng)，并計劃在2024—2028 年間完成兩型武器的初期研制工作。

前沿科技在航空領(lǐng)域的探索應(yīng)用不斷加深，將顛覆現(xiàn)有空戰(zhàn)模式。在人工智能技術(shù)方面，美國空軍計劃利用人工智能技術(shù)提升情報、監(jiān)視與偵察（ISR）和空戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃能力，并幫助其改善全球機(jī)動能力和后勤補給水平。美國空軍研究實驗室計劃率先在無人機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用神經(jīng)形態(tài)計算技術(shù)，以提升空中平臺的數(shù)據(jù)處理能力，加快決策速度。DARPA 推進(jìn)“空戰(zhàn)演進(jìn)”項目研究，通過改進(jìn)算法和作戰(zhàn)對抗能力，推進(jìn)空戰(zhàn)系統(tǒng)的智能化發(fā)展。北約將對人工智能技術(shù)開展測試，以縮短空中戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的規(guī)劃周期。韓國軍方希望建立一個專門的研究機(jī)構(gòu)，用于開發(fā)人工智能和激光武器等新一代技術(shù)。在5G 技術(shù)方面，美國已選定希爾空軍基地、珍珠港-西卡姆聯(lián)合基地及內(nèi)利斯空軍基地等12 個軍事基地開展5G 技術(shù)試驗和測試，并計劃于2020 年底或2021 年初開始測試軍用5G 網(wǎng)絡(luò)。美軍希望利用5G 技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)信息體系構(gòu)建效率和感知通信能力，為保持軍事優(yōu)勢提供關(guān)鍵支持。在量子技術(shù)方面，美國空軍計劃舉辦虛擬量子對撞機(jī)活動，以探索量子技術(shù)的潛在軍事用途，促進(jìn)量子技術(shù)未來在航空領(lǐng)域的發(fā)展。印度啟用先進(jìn)軍用技術(shù)研究實驗室，對量子和人工智能等前沿科技開展研究。

新材料篇

美歐韓加快布局，搶占新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。美國多位議員推出《Endless Frontier Act》，擬投入千億美元發(fā)展十大關(guān)鍵技術(shù)，其中材料科學(xué)、半導(dǎo)體在列。韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部發(fā)布旨在應(yīng)對日本限貿(mào)的“百大核心貨品研發(fā)”扶持項目，將投資逾3000 億韓元用于材料、零部件、設(shè)備領(lǐng)域研發(fā)，預(yù)計將有1000 多家企業(yè)參與。歐盟委員會簽署一項價值1.5 億歐元的資助協(xié)議，將繼續(xù)資助歐洲石墨烯旗艦計劃，致力于扶持石墨烯及其相關(guān)材料方面的研究和創(chuàng)新。歐洲啟動“歐洲空間技術(shù)用合格碳纖維和預(yù)浸料”項目，旨在應(yīng)對歐洲衛(wèi)星子系統(tǒng)所需的高模量/超高模量碳纖維均為非歐洲公司生產(chǎn)的現(xiàn)狀，同時提升歐洲本土公司的相關(guān)技術(shù)水平。

先進(jìn)電子材料助力電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院設(shè)計出一種基于二維半導(dǎo)體材料的新型器件，可用于構(gòu)建類似于大腦神經(jīng)元的節(jié)能電子系統(tǒng)，未來有望應(yīng)用在可穿戴設(shè)備和人工智能芯片領(lǐng)域。俄羅斯開發(fā)出世界上最緊湊的綠光半導(dǎo)體激光器，對構(gòu)造光芯片、微傳感器和其他使用光作為信息傳輸及處理媒介的器件具有積極推動作用。美國海軍研究實驗室開發(fā)出應(yīng)用5G 技術(shù)的新型氮化鎵基電子器件，該電子器件打破了傳統(tǒng)器件的電流輸出與開關(guān)速率紀(jì)錄，能使應(yīng)用程序獲取毫米波范圍內(nèi)的電磁波及太赫茲頻率。中科院金屬研究所在氧化物鐵電材料中發(fā)現(xiàn)了半子拓?fù)洚牸爸芷谛园胱泳Ц瘢瑸樘剿骰阼F電材料的高密度信息存儲器件提供了新思路。

智能自修復(fù)材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。日本東京大學(xué)開發(fā)出可自我修復(fù)的新復(fù)合材料，其具有機(jī)械和電氣自愈性，可應(yīng)用于軍用裝備、電子產(chǎn)品、汽車、飛機(jī)、建筑材料等領(lǐng)域。美國南密西西比大學(xué)研發(fā)出一種抗撕裂和室溫自愈合的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其可用于制造模擬人類皮膚的抗撕裂性和可愈合特性的新型彈性電子器件。以色列理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種在遭受刮擦、割傷或扭傷時能夠自愈合的柔性高分子材料，將其與傳感器相結(jié)合，有望獲得柔性具有自我修復(fù)能力的電子皮膚。我國科學(xué)家研發(fā)出“全天候自愈合材料”，其可在嚴(yán)寒、深海和強(qiáng)酸堿等極限條件下快速自愈合，有望成為機(jī)器人、深海探測器和極端條件下各類高科技設(shè)備的“超級電子皮膚”。

新能源材料推動電池行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。美國華盛頓州立大學(xué)開發(fā)出媲美鋰電池的鈉離子電池，其在1000 次循環(huán)充電后仍能保持80%以上的電量，該項研究使利用豐富而廉價的材料開發(fā)一種可行的電池技術(shù)成為可能。澳大利亞昆士蘭大學(xué)開發(fā)出能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16.6%的新型量子點太陽能電池，比此前的世界紀(jì)錄高出近25%，有助于進(jìn)一步研發(fā)柔性、透明太陽能電池。我國研究人員成功制備出高能量密度的全柔性鋰離子電池，使柔性鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用指日可待，或可為未來可穿戴電子產(chǎn)品和其他極端條件下的應(yīng)用提供能源。韓國科學(xué)技術(shù)研究院開發(fā)出新型硅負(fù)極材料，采用該材料的電池容量可提升4 倍，并且支持快速充電，預(yù)計將使電動車的續(xù)航里程翻倍。

前沿新材料研究成果競相涌現(xiàn)。納米材料方面，美國麻省理工學(xué)院發(fā)現(xiàn)了制造大片高質(zhì)量、原子薄石墨烯的新方法，可用于制造超輕柔性太陽能電池和其他薄膜電子產(chǎn)品。3D 打印材料方面，荷蘭Brightlands 材料中心正在開發(fā)具有自感知功能的3D 打印復(fù)合材料，可應(yīng)用于監(jiān)控航空航天、建筑和醫(yī)療保健等領(lǐng)域的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)狀態(tài)。仿生材料方面，中美研究人員合作研發(fā)出兼顧高阻尼、高吸能與形狀記憶等性能的鎂基仿生材料，其有望成為滿足精密儀器、航空航天等領(lǐng)域需求的新型阻尼減震材料。超材料方面，澳大利亞墨爾本斯威本科技大學(xué)制備出新型石墨烯太陽能加熱超材料，其能夠在開放環(huán)境中以最小的熱損失被快速加熱到83℃。液態(tài)金屬方面，美國紐約州立大學(xué)制備出全球首款液態(tài)金屬晶格結(jié)構(gòu)，有望在航空航天、機(jī)器人和可調(diào)諧超材料中實現(xiàn)應(yīng)用。

海洋篇

海洋強(qiáng)國圍繞北極活動、艦船建造、海事業(yè)務(wù)等推出新政。美國海軍研究署發(fā)布《2020 年海軍制造技術(shù)計劃》，闡述了美國海軍2020 年重點型號和平臺的發(fā)展方向，希望通過技術(shù)轉(zhuǎn)化為艦隊帶來切實利益。歐洲海洋局發(fā)布《展望未來V：海洋十年的建議》，提出未來10 年以解決方案為導(dǎo)向的跨學(xué)科研究議程，核心目標(biāo)是推動海洋可持續(xù)發(fā)展。日本船級社推出《數(shù)字化總體設(shè)計2030》計劃，擬將其豐富的技術(shù)與經(jīng)驗拓展至海事相關(guān)業(yè)務(wù)，并著眼于海事及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新。俄羅斯出臺《俄羅斯2035 年前國家北極政策基礎(chǔ)》，提出2035 年前俄羅斯在北極地區(qū)的國家政策目標(biāo)、政策實施領(lǐng)域和主要任務(wù)，并確定了落實俄羅斯北極政策的主要機(jī)制，旨在保障俄羅斯在北極的國家利益。韓國政府公布一項8200 億韓元的財政計劃，以幫助中小航運企業(yè)更新船隊，進(jìn)一步鞏固本國海運安全。

北極開發(fā)呈現(xiàn)多國、多方位參與態(tài)勢。在軍事部署方面，俄羅斯在北極地區(qū)新部署了第二個防空師、S-300 地空導(dǎo)彈部隊，加速構(gòu)建北極防空網(wǎng)；美國聯(lián)合英國、加拿大等國舉行“ICEX-2020”極地演習(xí)，并向阿拉斯加埃爾森空軍基地部署首批兩架F-35A 戰(zhàn)斗機(jī)，以應(yīng)對俄羅斯北極威脅。在航道開發(fā)方面，俄羅斯擬定北方航道發(fā)展計劃，將至少建造40 艘北極船只、升級4 個北極機(jī)場、修建鐵路和海港，并促進(jìn)對北極自然資源的大規(guī)模開采。在破冰船建造方面，俄羅斯開建全球最強(qiáng)大的“領(lǐng)袖”號重型核動力破冰船；美國總統(tǒng)特朗普下令組建“極地安全破冰船隊”，以維護(hù)美國在北極的利益。在北極通信方面，美國北方司令部將在2021 財年投入1.3 億美元開展極地通信實驗，并尋求與SpaceX 公司合作，以提高美國的北極通信能力；俄羅斯建成專用于北極的無線軍用互聯(lián)網(wǎng)，將顯著提升俄羅斯對偏遠(yuǎn)部隊的作戰(zhàn)指揮能力。在國際合作方面，韓國與北極七國大使館結(jié)成“Arctic Club in Korea”組織，希望借此加深與北極七國的合作交流；俄羅斯與瑞典、芬蘭、挪威等北極國家討論了雙方的北極合作前景，并與部分國家就北極聯(lián)合項目達(dá)成協(xié)議。

美國推動海上無人裝備創(chuàng)新發(fā)展。DARPA 提出“海上列車”概念，計劃通過物理連接方式將無人艦艇連在一起，使其克服波浪阻力，提高航行效率，具備遠(yuǎn)洋航行能力。“海上列車”聚焦越洋運輸和遠(yuǎn)程作戰(zhàn)能力，旨在未來可能發(fā)生的海戰(zhàn)中，為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊跨洋進(jìn)行裝備物資投送，從而占據(jù)戰(zhàn)爭主動權(quán)。此外，DARPA 正積極推進(jìn)“無人值守艦船”項目。該項目希望通過開發(fā)一種無需考慮安置船員等相關(guān)設(shè)計因素的艦船，以挑戰(zhàn)傳統(tǒng)海軍平臺模式，證明其在尺寸、成本、海上可靠性、海上生存能力等方面的優(yōu)勢，并在不考慮船員安全和舒適性的前提下，通過優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)來提高船舶動力效率。

日歐引領(lǐng)電動及清潔燃料船舶發(fā)展方向。在環(huán)保政策趨嚴(yán)、動力電池技術(shù)成本不斷下降的背景下，電動船舶和氨燃料船舶因其綠色環(huán)保、零污染、安全及使用成本低等優(yōu)點而備受關(guān)注。在電動船舶領(lǐng)域，日本船企宣布建造全球首制兩艘零排放電力推進(jìn)油船。新船將由大容量鋰離子電池供電，能夠?qū)崿F(xiàn)污染物質(zhì)零排放。此外，日本船企還聯(lián)合其他企業(yè)組建了“e5 聯(lián)盟”，致力于開發(fā)零排放電動船舶，以促進(jìn)日本沿海航運的可持續(xù)發(fā)展。挪威航運巨頭康士伯公司為全球首艘無人純電動拖船供應(yīng)方位推進(jìn)器，助力電動船舶領(lǐng)域發(fā)展。在氨燃料船舶領(lǐng)域，日本5 家船企聯(lián)合全球船機(jī)巨頭研發(fā)氨燃料船舶，目標(biāo)是在2024 年實現(xiàn)氨燃料船的商業(yè)化，并推出日本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

航運業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)加速。美國海岸警衛(wèi)隊發(fā)布《技術(shù)革命路線圖》，旨在徹底改革其數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提升網(wǎng)絡(luò)攻擊與防守能力，以保護(hù)美國免受對手侵害。韓國船級社與韓國三星重工公司簽署《船舶網(wǎng)絡(luò)保安網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及設(shè)計安全性評價相關(guān)共同研究》諒解備忘錄，共同研究應(yīng)對針對船舶的多種網(wǎng)絡(luò)威脅技術(shù)。數(shù)字集裝箱運輸協(xié)會（DCSA）與9 個成員運營商共同發(fā)布《DCSA 船舶網(wǎng)絡(luò)安全實施指南》。該指南與現(xiàn)有的波羅的海國際航運公會和美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理框架保持一致,使船東能夠有效地將網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理納入其現(xiàn)有的安全管理系統(tǒng)中。