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迄今最薄芯片級光線路2D波導面世

科技日報2023 年8 月14 日報道，美國芝加哥大學科學家在最新一期《科學》雜志上發表論文稱，他們研制出迄今最薄的芯片級光線路——二維（2D）波導。這款只有幾個原子厚的玻璃晶體可捕獲和攜帶光，而且效率驚人，可將光傳播長達一厘米的距離，在光基計算領域，這是非常遙遠的距離，有望為新技術開辟道路。

將光從一個地方引導到另一個地方是現代通信世界的支柱。在海底和大陸之間，光纖電纜傳輸的光對從視頻到銀行轉賬交易在內的所有內容進行編碼，所有這些都在頭發絲粗細的股線內進行。

為使這些股線變得更纖薄，甚至是2D 的，研究團隊發明了一種新的2D 波導。它是由二硫化鉬制成的玻璃晶體。這款超薄2D 晶體不僅能容納能量，而且能將能量傳遞到比現有類似系統遠1 000倍的距離，被捕獲的光也表現得像是在2D 空間內傳播。

研究團隊指出，至關重要的是，在現有的3D 波導中，光子總是在波導內封閉傳播，但在新系統內，玻璃晶體實際上比光子本身更薄，所以光子的一部分在傳播時會從晶體中“溢出”，這使得利用玻璃晶體制造復雜的設備變得更加容易，因為光可以用透鏡或棱鏡輕易地移動。此外，光子還可在途中“感受”周圍環境的信息，科學家也可使用這些波導在微觀層面上制造傳感器。

研究人員對構建非常薄的二維光子電路非常感興趣，未來這些電路可堆疊起來，將更多微小器件集成到芯片同一區域。

（來源：科技日報）

我國首次將AI技術規模化用于輸電線路發熱檢測

記者2023 年8 月11 日從華北電力大學獲悉，由國網電力空間技術有限公司聯合該校等單位研發的輸電線路紅外缺陷智能識別系統，近日在我國主要超特高壓線路運維方面實現產業化應用。這是國內首次將人工智能（AI）技術規模化應用于輸電線路發熱檢測。

據介紹，迎峰度夏期間，全國氣溫不斷升高，電力負荷急劇增加。為保障電網安全穩定運行，要及時發現線路缺陷隱患。然而，以往用人工智能識別紅外影像數據的流程比較復雜，且需由人工現場判別畫面中的發熱故障點，易受檢修人員經驗、注意力等因素的影響而造成遺漏；此外，紅外視頻數據量龐大，復檢工作難度極大且效率低下，易造成絕緣子掉串等危險事件。而利用新研發的輸電線路紅外缺陷智能識別系統，僅需一鍵上傳巡檢紅外視頻就能快速抽幀并智能識別發熱缺陷，可輔助線路運維單位及時消除線路跳閘停電的隱患。

據介紹，目前該系統在國網電力空間技術有限公司部署應用，系國內首次將人工智能技術規模化應用于輸電線路發熱檢測。以240 基桿塔的紅外視頻為例，傳統人工數據復核需要5 個小時，現在采用該系統，從上傳視頻到完成分析只需要2 個小時，且過程中無需人工干預。

（來源：科技日報）

國際首套300MW先進壓縮空氣儲能系統膨脹機完成集成測試

記者2023 年8 月17 日從中國科學院工程熱物理研究所獲悉，近日，我國在壓縮空氣儲能系統研發方面取得重大突破，由中國科學院工程熱物理研究所和中儲國能公司聯合自主研發的國際首套300MW 級先進壓縮空氣儲能系統膨脹機完成集成測試，順利下線。

儲能技術是能源革命的關鍵支撐技術和國家戰略性新興產業。壓縮空氣儲能具有規模大、成本低、效率高、環境友好等優點，是最具發展潛力的大規模儲能技術之一。膨脹機是壓縮空氣儲能系統的核心部件，具有負荷高、流量大、流動傳熱復雜、高效寬工況運行要求高等技術難點。經過多年的不懈努力，研發團隊先后攻克了全三維設計、復雜軸系結構、動態調節與控制等關鍵技術，研制出完全自主知識產權的國際首臺300MW 級先進壓縮空氣儲能系統多級高負荷膨脹機。

2023 年8 月初，中國科學院工程熱物理研究所和中儲國能公司完成了300MW 壓縮空氣膨脹機的集成測試，各項測試結果均達到或超過設計指標，具有集成度高、效率高、啟停快、壽命長、易維護等優點。該300MW 壓縮空氣膨脹機的成功研制，是我國壓縮空氣儲能領域的重要里程碑，推動了我國先進壓縮空氣儲能技術邁向新的臺階。

中國科學院工程熱物理研究所是國內最早開展壓縮空氣儲能研究的機構，通過19 年的努力，建立了具有完全自主知識產權的研發體系，先后突破了系統全工況設計與控制、多級高負荷壓縮機和膨脹機、高效超臨界蓄熱換熱等關鍵技術，并分別于2013、2016、2021 年建成國際首個1.5MW 級、10MW級、100MW 級先進壓縮空氣儲能系統。中儲國能公司是中國科學院工程熱物理研究所壓縮空氣儲能技術的產業化公司，具備百兆瓦級壓縮空氣儲能系統研發、設計、制造、工程實施、投資和運營全套能力，已成為國際先進壓縮空氣儲能系統的開拓者和引領者。雙方于2018年起，在全球率先開展了國際首套300MW先進壓縮空氣儲能系統的研發工作。

壓縮空氣儲能系統的大規模化是降低成本、提高效率、提高市場競爭力的重要途徑。相比100MW 先進壓縮空氣儲能系統，300MW 系統規模將提高3 倍，單位成本降低20%～30%，效率提高3%～5%。此次300MW先進壓縮空氣儲能系統膨脹機完成集成測試并順利下線，標志著國際首套300MW 先進壓縮空氣儲能國家示范項目取得重大進展。

（來源：人民網）

我國首口萬米科探井鉆井深度過半

中國石油2023年8月23日發布消息：我國首口萬米科探井——深地塔科1井鉆井深度過半。深地塔科1井位于新疆塔里木盆地，設計井深11 100 米，2023年5月30日開鉆以來，已完成了中淺層的鉆井任務，最高日鉆井深度達567米。

一般來說，鉆井深度超過6 000 米的鉆井被稱為超深井。鉆超深井帶來超高溫、超高壓等多重鉆完井技術極限，每往地下深100 米，溫度就會提高約2 攝氏度，井下將面臨約220 攝氏度的高溫。目前，深地塔科1 井鉆井深度雖然過半，但剩余部分因需攻克高難地層，計劃還要用時一年多。

中國石油塔里木油田勘探事業部工程師劉金龍介紹，目前已經研制出高強度金屬密封的取芯工具，耐溫達230 攝氏度、抗壓175 兆帕的測井儀器，為萬米深井鉆探提供支撐保障。

近兩年，塔里木油田新增的油氣儲量90%以上都是通過鉆探超深井獲取。塔里木油田超深井油氣年產量已突破1 800 萬噸，占油田總產量的一半以上，超深井已成為增儲上產的重要支撐。

（來源：人民網-人民日報）

我國最高海拔風電場并網發電

記者2023年8月3日從三峽集團獲悉，位于海拔5 000米以上的我國最高海拔風電場——西藏措美哲古風電場首批5臺單機容量3.6兆瓦的風力發電機組成功并網。

西藏措美哲古風電場位于喜馬拉雅山北麓的山南市措美縣哲古鎮，風機建設在海拔5 000米至5 200米之間，總裝機72.6兆瓦。哲古風電場是西藏自治區首個超高海拔風電開發技術研究和科技示范項目，也是首個并入西藏主電網的風電項目，創造了世界高原風電建設奇跡。

從2020年開始，三峽集團按照“基地化、規模化、集中連片化”的總體思路，加快推進西藏措美哲古風電場項目建設。項目全面建成投產后，年上網電量超過2億千瓦時，每年可節約標準煤超6萬噸，減排二氧化碳近17.3萬噸，減排二氧化硫超20噸。

據三峽集團措美哲古風電場負責人王亮介紹，在一期項目成功經驗基礎上，項目團隊加大科技創新投入，二期項目全部采用單機容量3兆瓦以上的機型，其中最大單機容量達到3.6兆瓦，可有效提高當地風資源利用效率，糾正了“高原風能有氣無力、不具有開發價值”的認知誤區。這款3.6兆瓦風機葉輪直徑達160米，風機輪轂中心距地面90米，具有高海拔適應性、防紫外線、防雷、耐低溫、抗覆冰等技術特點，能夠在嚴苛的自然環境下長期穩定運行。

三峽集團黨組書記、董事長雷鳴山表示，西藏措美哲古風電場成功建設，在科技創新、風機設計制造、項目建設管理等方面取得了新突破，為后續超高海拔地區“基地化、規模化、集中連片”風電開發奠定良好基礎，為當地鄉村振興、促進經濟社會高質量發展作出新探索，對我國超高海拔風電開發建設和地區經濟社會發展都具有十分重要的意義。

（來源：科技日報）

我國“智能導鉆”技術獲突破助力油氣精準勘探

人民網2023年8月23日報道，近日，中國科學院A 類戰略性先導科技專項“智能導鉆技術裝備體系與相關理論研究”（簡稱智能導鉆）在位于塔里木盆地西部的TP259-2H生產井實鉆應用中取得重要進展，通過自主研發的隨鉆方位電磁波電阻率成像測井儀和三維靶點精準導航技術，精準刻畫地下油氣層結構，引導鉆頭準確打入最佳開采點位，獲得了高產工業油氣流。

8 月上旬生產測試顯示，該生產井日產石油13.5噸、天然氣4.2萬方，油氣產量約是鄰井的5倍，落實地質儲量天然氣5.1 億方、凝析油16 萬噸，實現白堊系舒善河組下2 段儲層的首次油氣突破，為我國西北油田勘探開發提供了新陣地，驗證了“智能導鉆”理論技術體系的可靠性，顯示了其對我國深層油氣高效低成本鉆探的重要作用，對保障國家能源安全具有重要的啟示意義。

塔里木盆地白堊系油氣藏屬于埋深超過4 000米的“千層餅”結構，導致準確定位儲層空間發育位置難度大，常規定向鉆井技術對該類油氣藏總體動用程度低。在中國科學院地質地球所朱日祥院士和底青云院士帶領下，團隊基于“多尺度地質規律-多源地球物理探測-高精度油藏建模-精準定向鉆井”多學科融合，開展了聯合攻關。

據了解，為實現我國油氣勘探開發高水平科技自立自強，破解深層油氣資源勘探開發難題，中國科學院2017 年在復雜油氣藏高效勘探開發關鍵裝備與核心領域前瞻布局，設立“智能導鉆技術裝備體系與相關理論研究”A 類戰略性先導科技專項，由中國科學院地質與地球物理研究所牽頭，聯合中石化、中海油、中石油及相關領域大學共同攻關，旨在研發具有我國自主知識產權的新型智能柔性旋轉導向和地質導向系統，攻克我國石油工業面臨的最關鍵“卡脖子”技術，形成我國深層∕超深層油氣資源開發整體技術解決方案，實現深部鉆井智能“巡航”，達到“圈得準”“定得準”“打得準”的目標。通過數百位科研人員6 年多的持續攻關，多支自研儀器歷經上百次井場試驗已完成技術定型，從原理樣機和試驗樣機階段，走向工程樣機的持續迭代更新。本次塔里木盆地生產井實鉆應用成功，是中國科學院“智能導鉆”團隊、西北油田和中原石油工程公司協同攻關的共同成果，是產學研用聯合攻關模式的典范。

（來源：人民網）

國產超高性能碳纖維規模化生產取得突破

2023年8月20日，中國石油和化學工業聯合會主持召開技術鑒定會，國產超高強ZA60XC(T1000級)PAN 碳纖維千噸級工業生產技術順利通過了專家委員會的技術鑒定。專家委員會認為：該成果達到國際先進水平，其中前驅體結構設計及表征分析技術居國際領先，一致同意通過鑒定。

碳纖維被譽為“工業黃金”“新材料之王”，具有比強度高、比模量高、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫等特點，是航空航天、國防軍工、交通、新能源、海洋工程等領域不可或缺的重要戰略材料。長期以來，碳纖維領域最核心的先進技術，尤其是超高強度高端碳纖維的大規模量產技術被發達國家壟斷。

長盛科技有關人士透露，隨著我國經濟社會的發展，碳纖維及其復合材料需求迅猛，我國碳纖維產量從近乎空白發展到2022 年占全球產量的三分之一，實現了跨越式發展。但大部分產能停留在T300 和T700 級。高端T800 級產品質量穩定性不足，T1000 級以上超高性能碳纖維產品僅有百噸級技術成果，一直未能實現千噸級規模化、穩定化生產。近年來，長盛科技有限公司主持、深圳大學協同，經過兩年多的科學研究和技術攻關，在1 700 噸∕年產線上穩定生產出T1000級產品。經國內權威機構檢測，性能達到國際同級產品水平，產品質量合格率大于95.6%。

（來源：人民網）

復合材料抗沖擊研究取得新進展

2023年8月19日，西北工業大學力學與土木建筑學院王富生教授團隊在《自然·通訊》雜志在線發表題為《脈沖電流下編織復合材料抗沖擊損傷》的研究論文。該研究提出了一種采用脈沖電流來改善三維正交編織復合材料抗沖擊性能的方法，并系統揭示了脈沖電流對正交編織復合材料沖擊損傷的抑制機理。

航空、航天和土木等工程領域中，碳纖維∕環氧樹脂基復合材料受到沖擊載荷容易出現纖維斷裂、樹脂破壞和分層等損傷形式，降低復合材料的承載能力，對飛行器和土木工程等結構的安全帶來威脅。關于提升復合材料抗沖擊性能的方法多從材料改性、結構設計和制造工藝等方面考慮，如相較于層合復合材料，編織復合材料在抑制沖擊損傷方面具有獨特優勢。然而，這些方法對改善復合材料的抗沖擊性能仍存在局限性，如何進一步提高沖擊載荷下復合材料的損傷容限仍是復合材料理論研究中所面臨的重要難題之一。

針對這一難題，王富生教授團隊與合作者將編織物的結構特性和碳纖維的電磁特性相結合，提出了一種降低三維正交編織復合材料沖擊損傷的策略。利用無線通信技術，設計搭建了落錘沖擊試驗機、電流源和數據采集設備等一體集成的實驗平臺，實現了脈沖電流和沖擊力對正交編織復合材料的協同加載。研究結果表明，隨著脈沖電流峰值從0 A增加到110 A，三維正交編織復合材料板的非彈性能量和殘余變形分別減少了35.81%和47.64%。多尺度多物理場建模分析表明，載流碳纖維使得紗線束受到了橫向壓縮性質的電磁體力，有利于提升紗線的機械性能；紗線中微裂紋的形成和擠壓變形會引起碳纖維之間局部電流的重新分布，其與自場相互作用會產生抗沖擊效應。基于材料-結構-功能的一體化設計思想，有效控制脈沖電流對復合材料熱效應的影響，此項研究成果可以為提高復合材料在沖擊載荷下的損傷容限提供新的途徑。

（來源：中國科學報）

我國科學家成功制備輕質高強金屬力學超材料

金屬力學超材料是由特定結構單元在三維空間按一定規律排列而構成的多孔金屬材料，也稱為金屬點陣材料，是新一代先進輕質高強材料。2023年8 月14 日，科技日報記者獲悉，上海交通大學材料科學與工程學院的顧劍鋒教授團隊聯合澳大利亞皇家墨爾本理工大學馬前教授團隊，成功打印出密度為1.63 克∕立方厘米的鈦合金（Ti-6Al-4V）力學超材料，其屈服強度和最大壓縮強度分別達到308 兆帕和417 兆帕。相關研究成果于2023 年8 月4日發表在《今日材料》（Materials Today）上。

研究團隊從單一變形機制的經典Gibson-Ashby 模型出發，建立了多變形機制（拉伸、彎曲和剪切）共同作用條件下的力學模型，該模型能有效地預測不同孔隙率的金屬力學超材料的強度和彈性模量，同時也適用于去合金納米多孔材料、微納尺度的金屬多孔材料和人體骨骼的天然多孔材料的強度和彈性模量預測。此外，該模型可以指導實施對各變形機制的調控，可謂是對Gibson-Ashby經典模型從基本原理到應用范圍的全方位拓展。

更為重要的是，該模型從變形原理上拓展出一個設計輕質高強金屬力學超材料的新概念。研究團隊以上述理論創新為基礎，成功打印出鈦合金力學超材料，其屈服強度和最大壓縮強度遠高于相同的孔隙率或密度條件下各類金屬多孔材料或超材料的性能，比商用鎂合金WE54 和AZ91 更輕、更強、更耐蝕，有望在航空航天、生物醫學、化學工程、空間和能源技術等領域獲得應用。

研究人員表示，該工作的理論創新及對不同設計方案的實驗驗證，為后續設計開發各類輕質高強金屬力學超材料提供了一個新的理論工具。

（來源：科技日報）