混凝土制造新工藝實現(xiàn)45%的CO2封存率等

混凝土制造新工藝實現(xiàn)45%的CO2封存率

科技日報7月1日報道，美國西北大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種制造混凝土的新工藝，實現(xiàn)了高達(dá)45%的二氧化碳（CO2）封存效率。這意味著制造過程中注入的CO2有近一半被捕獲和儲存。這種工藝不僅能封存CO2，還能確保生產(chǎn)出的混凝土在強度和耐久性方面都不受影響。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·通訊材料》雜志。

混凝土是世界上消耗量最大的材料之一。為制造最簡單的混凝土，工人們需要將水、細(xì)骨料（如沙子）、粗骨料（如礫石）和水泥混合在一起，但制造過程中會產(chǎn)生大量CO2。水泥和混凝土行業(yè)排放的CO2占全球溫室氣體排放的8%。科學(xué)家正努力開發(fā)新技術(shù)，以減少水泥和混凝土生產(chǎn)過程中的CO2排放，并將其轉(zhuǎn)化為“碳匯”產(chǎn)品。

目前，在制造混凝土的過程中，主要有兩種封存CO2的方法：一是硬化混凝土碳化處理，即將固體混凝土塊放置在腔室中，在高壓下注入CO2氣體；二是新燒混凝土碳化，即在生產(chǎn)混凝土?xí)r向水、水泥和骨料的混合物中注入CO2氣體。

研究人員表示，這兩種方法雖然能使一些注入的CO2與水泥發(fā)生反應(yīng)，形成固體碳酸鈣晶體，但CO2捕獲效率低、能耗高。而且，這些方法產(chǎn)生的混凝土強度往往會被削弱，限制了其應(yīng)用范圍。

在最新研究中，研究人員采用了新燒混凝土碳化過程。但他們并未在混雜所有成分時注入CO2，而是首先將CO2氣體注入與少量水泥粉混合的水中，再將得到的碳酸懸浮液與其他水泥和骨料混合，最終制造出了新型混凝土。這一過程不僅實現(xiàn)了45%的CO2封存率，混凝土的強度也能與普通混凝土相媲美。這種新方法可以重新利用混凝土制造過程中排放的部分CO2，且技術(shù)簡單容易實施。

（2024年7月1日 劉霞 科技日報）

標(biāo)準(zhǔn)商用光纖

數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)紀(jì)錄

科技日報7月1日報道，在一項最新研究中，由日本國家信息通信技術(shù)研究所（NICT）光子網(wǎng)絡(luò)實驗室領(lǐng)導(dǎo)的一個國際聯(lián)合研究小組，構(gòu)建了第一個覆蓋標(biāo)準(zhǔn)光纖低損耗窗口所有傳輸頻帶的光傳輸系統(tǒng)，總體光傳輸帶寬達(dá)到37.6太赫茲（THz）的破紀(jì)錄水平，在標(biāo)準(zhǔn)商用光纖中實現(xiàn)了402太比特/秒（Tb/s）的數(shù)據(jù)傳輸速度新紀(jì)錄。

互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)服務(wù)的快速增長推動了人們對光傳輸帶寬的需求。為滿足這一需求，多波段波分復(fù)用（WDM）技術(shù)已成為熱門研究課題，該技術(shù)使用新的光譜段來增加光纖傳輸帶寬，可提供額外傳輸容量，減少與新光纖部署相關(guān)的資本支出。但在離標(biāo)準(zhǔn)二氧化硅光纖最低損耗區(qū)域較遠(yuǎn)的地方，就需要超出標(biāo)準(zhǔn)摻鉺光纖放大器之外的新放大方案。

科學(xué)家此前已經(jīng)用摻鉈光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器，以及分布式和離散拉曼放大器解決方案，探索了S/C/L波段傳輸。這些設(shè)備利用近20 THz帶寬，實現(xiàn)了256 Tb/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。也有科研團(tuán)隊演示了將摻鉍光纖放大器用于O波段，并將集總拉曼放大器用于U波段通道，獲得的傳輸速度為119 Tb/s，累積帶寬為25 THz。

在最新研究中，NICT構(gòu)建了世界上首個能夠在商用標(biāo)準(zhǔn)光纖中進(jìn)行密集波分復(fù)用傳輸（DWDM）的O到U波段傳輸系統(tǒng)，以覆蓋標(biāo)準(zhǔn)光纖低損耗窗口中的所有主要傳輸頻帶。該光纖包括6種摻雜光纖放大器。寬帶DWDM信號高達(dá)1 505個信道，覆蓋37.6 THz，跨越O、E、S、C、L和U波段。

結(jié)果顯示，50公里傳輸后，數(shù)據(jù)速率為402 Tb/s，比之前的單模光纖最高數(shù)據(jù)傳輸速率高25%以上，總傳輸帶寬也比之前增加了35%。

研究團(tuán)隊指出，新系統(tǒng)內(nèi)的各種光學(xué)增益均衡器也能接入目前未使用的新波段，有望進(jìn)一步提高光傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的通信能力。他們還計劃繼續(xù)擴大這種超高容量系統(tǒng)的傳輸范圍。

（2024年7月1日 劉霞 科技日報）

科學(xué)家成功解碼“材料基因組”

科技日報7月7日報道，在最新一期《自然·材料》雜志上的一篇論文中，澳大利亞悉尼大學(xué)團(tuán)隊報告了一種解碼“材料基因組”的新方法。該方法能檢測晶體材料原子級結(jié)構(gòu)的微小變化，提高了人們理解材料特性和行為基本起源的能力。

這一突破對于開發(fā)創(chuàng)新材料至關(guān)重要，將推動人們開發(fā)用于航空航天業(yè)的更堅固且更輕的合金、用于電子設(shè)備的新一代半導(dǎo)體以及用于電動機的改進(jìn)磁鐵。

該研究利用原子探針斷層掃描（APT）技術(shù)來解開短程階（SRO）的復(fù)雜性。SRO工藝是了解局部原子環(huán)境的關(guān)鍵。SRO經(jīng)常被比作“材料基因組”，即晶體內(nèi)原子的排列或構(gòu)型。其重要性在于不同的局部原子排列會影響材料的電子、磁性、力學(xué)、光學(xué)和其他特性，這些特性對之后產(chǎn)品的安全性和功能性有極大影響。

此次研究的重點是鈷-鉻-鎳高熵合金，這類合金在高級工程應(yīng)用中非常有前途。團(tuán)隊利用復(fù)雜的APT成像數(shù)據(jù)，并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)了以3D形式可視化原子，從而觀察和測量SRO，并比較在不同加工條件下合金的變化。

該研究為SRO如何控制關(guān)鍵材料特性研究提供了模板，也為科學(xué)家提供了一雙新“眼睛”，從而可以看到原子級架構(gòu)的微小變化，是如何導(dǎo)致材料性能的巨大飛躍的。

至關(guān)重要的是，SRO提供了詳細(xì)的原子級藍(lán)圖，增強了人們對材料行為的計算模擬、建模和最終預(yù)測的能力。

（2024年7月8日 張夢然 科技日報）

首個海上超深大位移井

項目投產(chǎn)

人民日報2024年7月1日報道，由中國自主開發(fā)的首個海上超深大位移井項目——恩平21-4油田在珠江口盆地全面投產(chǎn)，日產(chǎn)輕質(zhì)原油可達(dá)740噸。

恩平21-4油田位于深圳西南方約200公里的海域，平均水深約89米，屬于小型砂巖邊際油田。中國海油進(jìn)行技術(shù)和管理模式創(chuàng)新，依托8公里外的恩平20-5無人平臺，實施2口超深大位移井，經(jīng)濟高效地開發(fā)油氣資源。其中最大井深達(dá)到9 508米，創(chuàng)造了中國海上最深鉆井紀(jì)錄。

據(jù)了解，大位移井的軌跡并非垂直向下，而是在到達(dá)一定深度后逐漸“拐彎”，“橫向”鉆進(jìn)至指定油區(qū)。恩平21-4油田超深大位移井水垂比達(dá)4.43，相當(dāng)于每下一個1米的臺階，就要往前邁出近4.5米的大跨步，鉆具幾乎以“橫躺”的姿態(tài)穿行8 000多米，技術(shù)難度和作業(yè)風(fēng)險極高。

中國南海東部海域含油氣邊際構(gòu)造上百個，油氣儲量豐富。大位移井技術(shù)是有效開發(fā)動用海上邊際油田儲量的利器，采用大位移井技術(shù)可節(jié)省40%左右的投資費用，這使得一些油田重新具備了開采的價值，該技術(shù)可擴增南海東部邊際油田儲量超5 000萬噸。

（2024年7月1日 李婕 人民日報）

全球首列商用碳纖維地鐵列車

問世

科技日報2024年6月26日報道，全球首列用于商業(yè)化運營的碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0 碳星快軌”，在青島正式發(fā)布。該車較傳統(tǒng)地鐵車輛減重11%，將引領(lǐng)地鐵列車實現(xiàn)全新綠色升級。

該車由中車青島四方機車車輛股份有限公司（以下簡稱“中車四方股份公司”）聯(lián)合青島地鐵集團(tuán)研制。目前，列車已完成廠內(nèi)型式試驗，按照計劃，年內(nèi)將在青島地鐵1號線投入載客示范運營。

中車四方股份公司碳纖維地鐵列車主任設(shè)計師劉金柱介紹，該車的車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等主承載結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料制造，具有更輕更節(jié)能、強度更高、環(huán)境適應(yīng)力更強、全壽命周期運維成本更低等技術(shù)優(yōu)勢。與傳統(tǒng)金屬材料的地鐵車輛相比，碳纖維地鐵車輛的車體減重25%、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架減重50%、整車減重約11%，運行能耗降低7%，每列車每年可減少二氧化碳排放約130噸，相當(dāng)于植樹造林101畝。

“我們實現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料的選擇、設(shè)計、制造、仿真、試驗全流程、全鏈條自主化，系統(tǒng)解決了電磁兼容、隔聲、隔熱等問題，構(gòu)建了基于碳纖維復(fù)材的軌道車輛系統(tǒng)解決方案，有效降低了列車運營能耗，減少輪軌磨耗。”劉金柱說。

此外，中車四方股份公司通過應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，打造了碳纖維列車SmartCare智能運維平臺，實現(xiàn)了整車安全、結(jié)構(gòu)健康及運用性能的自檢測與自診斷。該車全壽命周期檢修成本降低了22%。

中車四方股份公司技術(shù)中心高級主任設(shè)計師呂曉俊介紹，車輛的輕量化是實現(xiàn)軌道車輛綠色化、低碳化的關(guān)鍵技術(shù)。碳纖維具有輕質(zhì)、高強度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點，其強度是鋼鐵的5倍以上，但重量不到鋼鐵的1/4，是軌道車輛輕量化的絕佳材料。

“商用碳纖維地鐵列車的問世，標(biāo)志著車輛主承載結(jié)構(gòu)從金屬材料向碳纖維復(fù)合材料的革新性轉(zhuǎn)變。”呂曉俊認(rèn)為，這一跨越不僅突破了傳統(tǒng)金屬材料結(jié)構(gòu)在減重方面的瓶頸，更引領(lǐng)了我國地鐵列車輕量化技術(shù)邁向全新高度，對推動城市軌道交通的綠色轉(zhuǎn)型、助力行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

（2024年6月26日 宋迎迎 科技日報）

世界最大等級FB2中壓轉(zhuǎn)子

鍛件研制成功

人民日報7月9日報道，由國機重裝研制的國產(chǎn)化首件世界最大等級FB2中壓轉(zhuǎn)子成功發(fā)運，標(biāo)志著我國成功攻克百萬千瓦級超超臨界機組FB2中壓轉(zhuǎn)子鍛件全流程關(guān)鍵核心技術(shù)，成功實現(xiàn)了FB2材料全系列轉(zhuǎn)子鍛件進(jìn)口替代，為保障國家能源裝備產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全提供了硬核支撐。

據(jù)介紹，此次交付的FB2中壓轉(zhuǎn)子為當(dāng)今商運最高溫度等級1 000兆瓦超超臨界機組的關(guān)鍵核心部件，重達(dá)50余噸，直徑超1 200毫米，是目前世界上重量最重、直徑最大的馬氏體耐熱鋼轉(zhuǎn)子鍛件之一，將用于1 000兆瓦620攝氏度超超臨界二次再熱機組，進(jìn)一步加速推進(jìn)了FB2轉(zhuǎn)子國產(chǎn)化工程應(yīng)用，具有重大現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)影響。

（2024年7月9日 李心萍 人民日報）

我國首款液氫燃電整車發(fā)布

科技日報7月5日報道，中國一汽與青島市政府戰(zhàn)略合作簽約暨一汽解放（青島）商用車開發(fā)院揭牌儀式近日在青島市嶗山區(qū)舉行。活動發(fā)布了我國首款液氫燃電整車——解放藍(lán)途“星熠”液氫燃電牽引車。

解放藍(lán)途“星熠”液氫燃電牽引車由液氫燃燒驅(qū)動發(fā)電，搭載國內(nèi)領(lǐng)先的百公斤級車載液氫系統(tǒng)，續(xù)航里程突破1 200公里。整車實現(xiàn)了高效能量管理、燃電余熱利用和液氫冷量回收利用等關(guān)鍵技術(shù)，百公里氫耗可低至8公斤。該車采用高強鋼車架、輕量化鋁懸架等技術(shù)方案，整車自重9.4噸，為全行業(yè)最輕。

一汽解放汽車有限公司黨委委員、副總經(jīng)理季一志介紹，這款液氫燃電牽引車主要應(yīng)用于干線運輸物流場景。他們針對當(dāng)前新能源續(xù)航里程短的痛點，匯聚行業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，自主打造全新底盤平臺。該車具有最大功率、最低氫耗、最長續(xù)航、最輕自重、最高安全、最優(yōu)適應(yīng)性等六大優(yōu)勢。

著眼于山東、山西、內(nèi)蒙古、四川等富氫省（區(qū)市），聚焦副產(chǎn)氫產(chǎn)量大的煤廠、鋼廠等中短途運輸場景，一汽解放還研發(fā)推出解放藍(lán)途“星熠”氫氣發(fā)動機牽引車。它是國內(nèi)第一款可以真正投入市場運營的氫氣發(fā)動機整車，配置了自主研發(fā)的國際一流15升氫氣發(fā)動機，具有高適應(yīng)、高動力、高可靠、低成本、低排放等五大優(yōu)勢。目前該產(chǎn)品已完成整車性能標(biāo)定和可靠性試驗，8月底將投放市場試運營。

（2024年7月5日 宋迎迎 楊侖 科技日報）