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我國首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)完成首次懸浮運行

3月31日，我國自主研制的首套高溫超導電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)在長春完成首次懸浮運行，標志著我國在高溫超導電動懸浮領域實現(xiàn)重要技術突破。

此次懸浮運行對超導磁體、直線同步牽引、感應供電及低溫制冷等超導電動懸浮交通系統(tǒng)的關鍵核心技術進行了充分驗證，標志著我國在高溫超導電動懸浮領域實現(xiàn)重要技術突破，也為推動超導電動懸浮交通系統(tǒng)工程化應用奠定了基礎。

高溫超導電動懸浮交通系統(tǒng)由車輛、軌道、牽引供電、運行通信等構成，適用于高速、超高速和低真空管道等運用場景，未來速度可達時速600 km 以上，具有高速、安全、綠色、智能、舒適及環(huán)境適應性強等優(yōu)勢。

（來源：央視網）

航天領域首個大科學裝置“地面空間站”試運行

“目前，空間環(huán)境地面模擬裝置主體建設已經完成，正在開展聯(lián)合調試試運行工作。部分裝置已經在為用戶提供科研服務。預計今年底整體工程完成驗收?！? 月16 日，哈爾濱工業(yè)大學空間環(huán)境地面模擬裝置常務副總指揮、常務副總師、空間環(huán)境與物質科學研究院院長李立毅介紹最新進展。這標志著我國航天領域首個大科學裝置“地面空間站”在哈爾濱揭開神秘面紗，我國航天領域又新增一個大國重器。這對于我國航天事業(yè)和空間科學探測能力的提升將起到重要支撐作用。

“由哈爾濱工業(yè)大學聯(lián)合中國航天科技集團有限公司承建的空間環(huán)境地面模擬裝置，就是要在地球上建設一個與真實宇宙空間環(huán)境相似的‘地面空間站’，相當于把空間站‘搬’到地球上?！崩盍⒁惚硎荆拔磥?，許多需要抵達太空才能進行的實驗，在這里就可以完成。屆時，科學家們開展空間實驗將不再‘難于登天’。未來，航天員們還可以在這里體驗和適應月球、火星等星球的表面環(huán)境。”

空間環(huán)境地面模擬裝置是航天技術和空間科學領域的基礎科學研究平臺，包括空間綜合環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)、空間磁環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)、空間等離子體環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)、數值仿真與中央監(jiān)控系統(tǒng)、建安工程與配套公用設施等，可為研究空間環(huán)境與材料、器件及生命體的相互作用等提供重要支撐，對于保障人類太空探索活動的順利開展、突破地面單因素模擬的局限、全面了解空間環(huán)境綜合因素對物質的作用和影響等具有重要意義。

這個大科學裝置位于哈爾濱新區(qū)里，大約50 個足球場大小的“空間環(huán)境地面模擬裝置建設園區(qū)”內，分布著“一大三小”外表普通但里面卻別有洞天的實驗樓，“一大”即空間綜合環(huán)境實驗樓，“三小”即空間等離子體科學實驗樓、空間磁環(huán)境科學實驗樓、動物培養(yǎng)室。

“在這里可以立足地面模擬九大類空間環(huán)境因素開展試驗。”哈工大空間環(huán)境與物質科學研究院黨委委員、空間環(huán)境地面模擬裝置器件離子輻照研究系統(tǒng)設計師馬國亮詳細介紹說，空間環(huán)境地面模擬裝置通過模擬真空、輻照、弱磁、等離子體等9 大類空間因素，在地面構建了綜合環(huán)境因素多，具有原位/半原位動態(tài)測量分析能力，可實現(xiàn)材料、器件、系統(tǒng)及生命科學領域多尺度、跨尺度環(huán)境效應研究的綜合性研究裝置。

空間環(huán)境地面模擬裝置早在2005 年開始調研、分析和系統(tǒng)論證，經過相關領域科學家和有關部門反復論證、審慎決策，于2017 年底開始動工建設，目前已基本建成進入試運行。

“‘地面空間站’工程兼具科學研究與工程建設的特性，科研探索始終貫穿建設之中，需要不斷攻關、不斷調試、不斷改進，有一些全球都很少碰觸的尖端科研難題，更需要以‘鋼牙啃硬骨頭’的勁頭，反復進行研究試驗?！崩盍⒁憬榻B，在這里，科研與建設實現(xiàn)了同步推進，哈工大有關科研建設團隊聯(lián)合其他協(xié)作單位一起攻克了多項關鍵核心技術。“未來，‘地面空間站’還將在腦科學、生命健康、高端儀器研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用?！?/p>

“裝置建設的溢出效應非常明顯，圍繞空間環(huán)境模擬的許多關鍵技術在建設需求牽引下得到突破。目前，我們已累計申請國際和國內發(fā)明專利120 余項。”李立毅介紹到，國內外的科學家們已經迫不及待地想要進入“地面空間站”開展科學實驗。目前，已有國內外110余家高校和科研院所與該裝置簽署了用戶協(xié)議。

李立毅表示，空間環(huán)境地面模擬裝置既是國之重器，也是科研利器?！拔磥恚覀儠Π选孛婵臻g站’打造成空間科學、航天技術、物質科學等領域最先進的技術研究與工程應用平臺。讓這套國之重器為加快建設航天強國發(fā)揮更大作用?！?/p>

（來源：科技日報）

國外研制出新型氧離子電池

奧地利維也納技術大學與西班牙加泰羅尼亞能源研究所合作開發(fā)出一種新型陶瓷基氧離子電池，相關技術已申請專利。

新型氧離子電池使用陶瓷材料，該材料可吸收帶雙負電荷的氧離子并再次將其釋放，基本原理與鋰離子電池高度相似。相對于鋰離子電池，這種氧離子電池的易燃性大幅降低，可從空氣中補充氧離子損耗從而恢復電池容量，耐用性遠高于前者。而且制造中使用常見元素，無需鈷或鎳，目前使用的鑭元素也有望被成本更低的原料替代。此外，目前氧離子電池的能量密度約為鋰離子電池的三分之一，且需在（200～400）℃條件下運行，更適用于大型儲能設施建造，為可再生能源的有效儲存提供了新的技術選項。

（來源：科技部合作司）

可在1 200 ℃環(huán)境中工作柔性溫度傳感器高溫測量新突破

近年來，各大品牌的折疊屏手機、柔性可穿戴電子等智能設備層出不窮，成為行業(yè)熱點。作為柔性電子設備的重要組成部分，柔性傳感器用以測量溫度，反映人體的各項指標。現(xiàn)有的柔性薄膜溫度傳感器受柔性襯底、敏感材料等限制，難以實現(xiàn)高溫物理場的溫度測量。因此，如何繼承柔性薄膜傳感器優(yōu)勢，實現(xiàn)柔性薄膜傳感器在高溫環(huán)境下的應用是一個值得關注的問題。

近日，來自微納制造領域的一項最新研究成果，為柔性傳感器突破高溫應用瓶頸提供了新思路。西安交通大學機械工程學院精密工程研究所的劉兆鈞博士、田邊教授、蔣莊德院士及其合作團隊首次制備出了具有良好溫度敏感性的高溫柔性溫度傳感器。

傳統(tǒng)柔性溫度傳感器難以實現(xiàn)高溫無損監(jiān)測

柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性，甚至可自由彎曲、折疊，而且結構形式靈活多樣，可根據測量條件的要求任意布置，能夠非常方便地對復雜表面進行檢測。

在可穿戴方面，柔性的電子產品適合“人體不是平面”的生理特性，因此更易于測試皮膚的相關參數，其可將外界的受力或受熱情況轉換為電信號，傳遞給機器人的電腦進行信號處理，從而實時精準地監(jiān)測出人體各項指標。

“柔性薄膜溫度傳感器能變形、易附著、輕薄等優(yōu)點受到了研究人員的廣泛關注?！碧镞呎f，“熱電偶式傳感器以結構簡單、動態(tài)響應快、便于集中控制等優(yōu)點脫穎而出?！?/p>

結合二者優(yōu)勢，熱電偶式柔性薄膜溫度傳感器應運而生。“溫度傳感器主要由兩部分組成，由兩種不同材料制成的溫度敏感層和柔性基板。溫度敏感層常由金屬以及金屬化合物組成，柔性基材則選擇已經商業(yè)化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺等高分子聚合物材料。”田邊表示。

實際上，柔性傳感器的優(yōu)勢使其能運用到多個領域當中，除了可穿戴設備，柔性傳感器還在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測等領域顯示出很好的應用前景。然而，現(xiàn)有的柔性薄膜溫度傳感器受柔性襯底、溫度敏感材料等限制，難以在高溫環(huán)境場中工作，更無法實現(xiàn)功能化應用?！耙驗槿嵝曰宓娜埸c通常低于400 ℃，在高溫環(huán)境中發(fā)生碳化后會變脆、變硬，因此，很難在高溫環(huán)境下使用現(xiàn)有的柔性溫度傳感器。這一點也限制了它們在航空航天、鋼鐵冶金和爆炸損傷檢測等極端環(huán)境中的應用?！碧镞吔忉尩?。

“現(xiàn)有的高溫溫度測量手段受限于設備尺寸大、需要破壞結構、破壞氣流場、受環(huán)境干擾等，難以實現(xiàn)對溫度場的無損實時溫度監(jiān)測?！辈┦可鷦⒄租x補充道。因此，如何繼承柔性薄膜傳感器的優(yōu)勢，實現(xiàn)柔性薄膜傳感器在高溫環(huán)境下的安裝與應用是亟須解決的關鍵問題。

突破多項柔性溫度傳感器測量瓶頸

為了突破柔性溫度傳感器的溫度測量瓶頸，田邊教授團隊創(chuàng)新性地選擇了具有寬溫域的鋁硅氧氣凝膠氈作為溫度傳感器的柔性基板。由于柔性基板表面不均勻、粗糙度較大，難以通過傳統(tǒng)的微納制造工藝實現(xiàn)薄膜沉積與功能化，因此團隊選用了絲網印刷技術制備厚膜以克服上述困難。

在制備傳感器的實際操作中，田邊、劉兆鈞等人使用有機黏合劑混合功能粉末完成漿料配置，利用高溫熱處理的方法去除薄膜中的多余有機物，如環(huán)氧樹脂、松油醇等。同時，團隊還針對不同應用表面，基于柔性材料可變形、可共形的優(yōu)勢，實現(xiàn)了功能薄膜的特定曲面化制備?！熬拖袂蛐O計者根據球星腳底的尺寸大小來制定碼數一樣，這種‘獨家訂制’能有效解決一些問題?！碧镞叡硎?，這樣制備好的柔性溫度傳感器能夠貼附于不同曲率曲面，例如葉片等。同時，其也具有超薄、超輕等優(yōu)點。這項研究首次實現(xiàn)柔性傳感器在零下190 ℃至零上1 200 ℃這一極廣的溫度范圍內工作，測試靈敏度也達到了可觀的226.7 μV/℃。這是現(xiàn)有所有柔性溫度傳感器難以實現(xiàn)的。擴大柔性傳感器的工作溫域，為柔性傳感開拓了更廣闊的應用領域，它在探險排難、航空航天、鋼鐵冶金等領域將呈現(xiàn)出巨大的應用潛力。

在被問及新型柔性傳感器何時能夠實現(xiàn)實際應用時，蔣莊德表示：“我們團隊的研究人員對制備的柔性溫度傳感器已經進行了多種實驗室級測試與實際測試。其中，包括對航模發(fā)動機的尾噴溫度進行實時監(jiān)控，小型物理爆炸場爆炸瞬時溫度測量以及對坩堝中金屬熔化過程進行溫度監(jiān)測等。傳感器在整個測試過程都表現(xiàn)出了優(yōu)異的測溫能力?！?/p>

在蔣莊德看來，科技發(fā)展的目標始終圍繞造福人類。他指出：“我們根據柔性溫度傳感器極輕、極薄的特點，創(chuàng)新性地將其應用于智能穿戴設備，如傳感器與環(huán)保透明面罩相結合設計出的智能口罩，實現(xiàn)對人體呼吸狀態(tài)的實時監(jiān)測，有望惠及長期獨居旅行者和慢性病患者。我們的科研成果可以給人們的生活帶來便捷，這也讓科研有了‘溫度’?！?/p>

目前，柔性傳感器許多技術仍停留在研究階段，柔性傳感器產業(yè)鏈整體能力亟待增強。就技術本身而言，傳感器本身的穩(wěn)定性、耐磨損性等還需要進一步提高。而從整個產業(yè)鏈的配套來說，柔性電路、柔性存儲，以及軟硬連接等環(huán)節(jié)也需要跟進步伐。在未來，團隊也期望將制備的柔性傳感器進一步優(yōu)化，實現(xiàn)飛機表面、渦輪葉片等國之重器上的溫度測量，為我國科技進步添磚加瓦。

（來源：中國新聞網）