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苏创 | 突破先进材料等领域一批关键技术 科学技术奖高校占四成
2020/03/31 20:57  新华报业网  

  交汇点讯 日前,2019年度江苏省科学技术奖励结果揭晓。273个项目获得省科学技术奖,其中一等奖45项、二等奖81项、三等奖147项。此外,8家企业获省企业技术创新奖,7名外籍专家获省国际科学技术合作奖。

  本年度273项获奖项目中,应用类获奖项目占比近80%;高校主持完成107项,占39%;在先进材料、节能减排、光学分析等领域突破一批关键核心技术,呈现“板凳要坐十年冷”的韧劲。

  攻关航空构件

  建成整体叶盘强化生产线

  航空制造业被称为“工业之花”,疲劳破坏是制约航空复杂构件寿命和安全性的主要因素。以激光增材制造、激光冲击强化为代表的制造技术具有高性能、低变形、高柔性等特点,显著提高航空构件疲劳寿命,同时也是损伤构件再制造的有效方法。

  此次评选,江苏大学“航空复杂构件激光表面强化与复合再制造关键技术及其应用”项目荣获2019年度江苏省科学技术奖一等奖。

  项目负责人鲁金忠教授介绍,航空复杂构件具有大型、薄壁、整体、精密等特点,不同的位置需承载相应的功能,给激光强化和再制造形性协同控制带了极大挑战,复杂结构工艺性差、变厚度薄壁变形量大、整体构件性能控制难。

  经过十多年攻关,鲁金忠团队创建了高性能复杂构件激光制造成套技术,突破了整体叶盘、舱门摇臂、垂尾梁等航空复杂构件的制造难题,合作建成了我国第一条整体叶盘强化生产线,支撑了新一代战斗机航空发动机、承力梁、盾构机等高端构件表面强化和再制造,填补了国内空白,部分指标达到国际领先水平。项目获授权发明专利40件,其中美国授权专利4件;出版专著1部,发表主要论文35篇。

  该研究成果已成功应用于中国航发沈阳黎明、沈飞、成飞等单位航空复杂构件,并拓展到盾构机、汽轮机、新能源汽车等关键构件再制造,取得了显著的国防、经济和社会效益,满足了国家重大工程需要,引领了我国高端构件激光制造行业的技术进步。

  十年披星戴月

  为大流量泵站注入“创新动力”

  大流量泵站在我国广阔的平原地区应用十分广泛,但在我国大流量泵站建设发展过程中,长期存在的一些问题,致使大流量泵站过流通道发生脱流、旋涡、涡带等有害流态,进而导致水泵机组振动、泵装置效率偏低。

  “泵装置过流通道的水力设计与泵房水工设计、结构设计各个环节不协调等问题,是阻碍我国大流量泵站建设发展的‘瓶颈’问题,也是我们聚力攻克的主要方向。”扬州大学水利科学与工程学院陆伟刚教授说。

  历经十多年科研攻关和实践应用,由陆伟刚领衔完成的研究成果“南水北调工程大流量泵站高性能泵装置关键技术集成及推广应用”获得2019年度江苏省科学技术一等奖。该研究成果集成研发了具有自主知识产权的大流量泵站创新技术体系,实现了高性能泵装置关键技术的重大突破。

  陆伟刚教授对泵装置流道模型加工制作进行指导

  为攻克难题,十多年间,陆伟刚带领研究团队不分寒暑、披星戴月,走访了江苏、安徽、上海等多个省市,实地调研考察大流量泵站运行现场及存在问题。团队先后完成了100余项泵站流道优化数值模拟研究,加工了100余个流道模型,制作泵装置模型近百个并完成了相应试验,同时获得近百个纵横项目支持。

  “我们创建了以水泵机组稳定、高效运行为核心的高性能大流量泵站协同优化设计方法,建立了基于计算流体动力学的进、出水流道三维优化设计理论与方法,集成研发了大流量泵站高性能泵装置关键技术体系,大幅提高了泵装置的能量性能和空化性能。”陆伟刚说。

  目前,该研究成果已应用于南水北调工程泵站等100余座大流量泵站,占21世纪以来我国新建大流量泵站的80%以上。水利部对其中22座泵站的检测结果显示,泵装置模型效率平均达到80.2%,与20世纪末我国大流量泵站总体水平相比,泵装置效率提高了8%,取得了显著的经济、社会和生态效益,为我国从“泵站大国”迈向“泵站强国”和南水北调国家重大水利工程作出了重要贡献。

  突破地基处理技术

  苏北平原碎石取料不再难

  我国东南沿海沿江地区,广泛分布深厚软土地基和地震液化地基,其变形控制和抗震设计是各类土木工程建设面临的关键技术难题。东南大学交通学院刘松玉教授领衔的“大面积深厚软弱土加固处理技术创新与工程应用”项目获得2019年度江苏省科学技术一等奖。

  “对于深厚软弱土,现有设计主要采用桩基工程,造价高昂,难以大面积推广。”刘松玉告诉记者,该项目突破了三个关键技术,通过发明基于气压劈裂原理的新型高效真空预压法和共振密实法加固深厚软弱土的系列技术,形成了我国原创地基处理技术。“例如,团队自主研发了气压劈裂真空预压法、直通式排水技术和泥水高效分离式排水板,利用气压进行水力驱动和气动防淤堵,使真空度向深部快速传递并加快地基固结。”刘松玉介绍,使用该技术,效率提高了10倍以上,能耗降低50%以上,工期可缩短1/3。

  该项目创新技术已在高速公路、港口工程、水利工程、建筑工程等领域得到了推广应用。近年来,江苏省多条高速公路建设都有该技术的“助力”:采用共振密实法加固“宿新高速公路”液化地基,不需投料节省了原料及运输费,解决了苏北平原碎石取料困难的问题;在“淮盐高速公路”(盐城—大丰港段)建设中采用共振法加固软弱砂土,替代了碎石桩,取得了重大经济社会效益。工程应用实践表明,该项目研发的大面积深厚软弱土加固创新技术具有加固深度大、面积广、效果好、工期快、造价低、环境友好等特点,具有广阔的推广应用前景。

  分子筛膜“组合拳”

  破解节能减排难题

  我国过程工业每年生产和使用的有机溶剂超过亿吨。如何降低有机溶剂生产成本、实现应用过程节能减排?南京工业大学获得2019年度江苏省科学技术奖一等奖的研究成果——“高性能分子筛膜规模化制备与膜分离脱水集成技术”,为解决这一难题提供了“组合拳”,使我国成为继日本、德国之后拥有该项成套技术的国家。

  “降低有机溶剂生产成本、实现应用过程节能减排,迫切需要新型分离技术支撑。”该获奖项目团队负责人、南京工业大学国家特种分离膜工程技术研究中心副主任顾学红教授在接受记者采访时介绍,以分子筛膜为核心的膜分离技术,能够实现溶剂/水共沸体系的低能耗分离,避免污染物排放,促进溶剂生产和循环过程节能减排。

  “分子筛膜就像一个筛子,能把不同大小的分子筛分开来,只不过筛孔很小,孔径小于1纳米。”顾学红解释说,“高性能分子筛膜规模化制备与膜分离脱水集成技术”主要用于有机溶剂与水的高效分离,以取代传统的精馏技术。在国家863、973计划和国家自然科学基金及江苏省成果转化专项资金等资助下,该项目以实现渗透汽化膜材料的自主研发与工业应用为目标,开展了一系列创新性研究,开发出具有自主知识产权的高性能分子筛膜规模化制备和膜分离脱水集成技术,膜产品渗透通量是国外产品的2倍以上,管式膜组件成本较国外同类产品降低20%,溶剂脱水分离能耗比常规方法减少50%以上,推动了分子筛膜的大规模工业应用,在全球首次实现了中空纤维分子筛膜的工程化。

  据介绍,该研究项目促进了过程工业的技术升级,在化工、医药、可再生能源等领域具有广阔的应用前景。相关成果获中国授权发明专利26件,日本授权发明专利2件,欧洲授权发明专利1件,美国授权发明专利1件,软件著作权4件,发表学术论文26篇。

  “项目成果已在10余种溶剂生产和回用中成功应用,推广工业装置200余套,产生了显著经济和社会效益。”顾学红介绍,近两年该项成果已完成产品销售额1亿元以上,为统计的8家应用企业新增经济效益超9000万元,全部应用单位新增经济效益约20亿元。项目还产生了较高国际影响力,与美国、德国多家公司开展战略合作,产品应用到国际市场。

  超高精度光矢量分析仪

  助力光学器件领域原始创新

  超高精度光矢量分析仪就像“火眼金睛”,从家用光纤路由器到航天飞船等大量应用的光学器件领域都需要用到它。但长期以来,全球仅有一款相关商用产品,且其高精度版不对我国销售。

  南京航空航天大学电子信息工程学院潘时龙教授团队创新地采用“以微波测光”的方法,把光信号转换为微波信号,将粗粒度的光波长扫描转换成超高分辨率的微波频率扫描,辅以高精度的微波幅相检测,突破了传统方法对测量分辨率和相位精确度的限制。针对非线性误差大、测量范围窄、动态范围小三大技术挑战,提出多项关键技术,最终形成了具有国际领先水平的超高分辨率光矢量分析仪表。

  该仪表分辨率可在几百米的光纤中测出小至0.1毫米的误差,相比国际上唯一的商用光矢量分析仪提升了4000倍,相位精确度提升了15倍,动态范围提升了31倍。仪器已应用于长飞光纤、中航光电、航天电器、中电集团、航天科工等15家单位应用,并在分布式通信系统和多型国防系统中发挥着稳定的作用,有力支撑了我国核心光器件的自主可控和原始创新。这一创新突破,对于在光通信、物联网、航空航天等领域大量应用的光学器件的研发和应用,都将产生重大的影响。

  研究密文检索技术

  保障网络空间和云计算安全

  众所周知,加密是保障数据安全的最常用方法,但加密会阻碍数据的正常使用。密文信息的安全高效检索是网络空间安全与云计算等国家重大战略面临的重大挑战。南京信息工程大学密文检索与取证研究项目在多个国家级重点项目持续支持下,对这一难题进行了系统深入研究,在该领域取得了系列突破性成果。

  项目成功研发了密文语义检索与取证系列应用系统,从2006年开始在国家信息安全重要部门部署,后续不断升级改进,为国庆70周年阅兵和G20杭州峰会等多项国家重大活动的安保提供了重要技术支撑,为保障国家安全发挥了重要作用。项目组提出的OOXML文档取证方法被挪威信息安全国家实验室用于侦破奥斯陆“722”恐怖袭击案。该成果可广泛服务于社会,能够让广大云计算用户享受安全、高效和便捷的云计算服务。

  交汇点记者 王拓 杨频萍 王梦然 蒋廷玉 张宣

  图片由受访者提供

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责编:郑亚群

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