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《科普讯息》第二十期
作者:qx 点击数: 时间:2015-11-22 20:38

1.美科学家设计出零折射率超材料让光速在芯片上“无限大”(国外)

来源:中国科技网-科技日报

这种零折射率材料由镀金硅柱阵列嵌入聚合物基阵构成,没有相推进,会产生静止相态,其波长可以看作是无限长。

科技日报北京11月2日电(记者常丽君)最近,美国哈佛大学科学家首次设计出一种折射率为零、能整合在芯片上的超材料,光在其中的速度可以达到“无限大”。这一成果为探索零折射率物理学及其在集成光学中的应用打开了大门。

听起来这好像违反了相对论法则,但实际上没有。宇宙中没什么东西能跑得比光快,但光还有另一种速度,即波峰运动的速度,称为相速度,这种光速快慢取决于光通过的材料。比如光通过水面时,相速度会因波长被挤压而变小,进入水中后,相速度会再变大,因为波长被拉伸。在介质中,用折射率来表示光波波峰的速度减慢,折射率越高,对光波衍射的干扰越大,如水的折射率约是1.3。

而在零折射率材料中,没有波峰波谷的相推进,这意味着光表现得不再像一种运动波,而是一种静止相,所有波峰波谷排成无限长的波长。波峰和波谷只作为一种时间上的变量,而不是空间。

光很难被挤压或操纵,而这种统一相态让光变得可以拉伸、挤压或扭曲而不会损失能量。把零折射率材料整合到芯片上,有望带来光明的应用前景,尤其是在量子计算领域。

据物理学家组织网报道,零折射率的超材料由镀金硅柱阵列嵌在聚合物基体中构成,能将硅波导与标准集成光子器件、芯片接口耦合在一起,让人们能在不同芯片之间操纵光,挤压、扭曲光线,甚至能把光束直径缩小到纳米级。该校约翰·波尔森工程与应用科学学院(SEAS)物理学与应用物理学教授埃里克·马祖尔说,这是控制光的一种很好的新方法。“这种芯片上超材料,为探索零折射率物理学及其在集成光学中的应用打开了大门。”

论文第一作者、马祖尔团队博士后研究员李扬(音译)说,在一般的硅波导中,光能约束软弱而无效,是集成光子电路的一大障碍,这种零折射率材料为在不同波导结构中约束电磁能量提供了一个解决方案。(相关论文发表在《自然·光子学》杂志上。)

2.完全自主知识产权6500V高铁“中国芯”问世(国内)

来源:中国科技网-科技日报

10月22日,国产最高等级6500V高铁“中国芯”问世,由中国中车永济电机公司独立创造。

科技日报讯(记者矫阳)10月22日,国产最高等级6500V高铁“中国芯”问世,由中国中车永济电机公司独立创造。这个“中国芯”的诞生意味着我国拥有了世界最高电压等级IGBT模块设计和制造技术,并达到商业化应用水平。

每个6500V/200AIGBT模块由8个指甲大小的“芯片”封装而成,但就是这个比人手巴掌略大的IGBT模块,却是高铁列车和大功率机车中最神奇的部件之一,它直接影响着高铁列车是否能够瞬间起跑、能否舒适飞驰、能否稳定停车。

高压大功率6500V/200AIGBT模块,技术上采用焊接、键合的工艺方式,实现了国产IGBT芯片和FRD芯片多片并联,完成“中国芯”6500V/200AIGBT的一体化模块式封装设计,替代了国外同类产品在地铁和铁路机车变流器中使用。目前该IGBT模块已先后完成了功率单元、辅助变流柜及机车装车三个阶段试验。其中,机车装车上线运行超过5万公里。

高铁列车和大功率机车几乎代表着世界最高难度的电能转换,高铁列车和大功率机车IGBT研制能力的高低,是衡量轨道交通装备制造水平的根本性标志。实现“IGBT芯片——IGBT模块——牵引传动系统”的全链条自主化,掌握高铁列车三大核心部件之一的牵引系统,是轨道交通装备企业的梦想。

国产6500V/200AIGBT模块的诞生,为终结中国高铁“空心化”奠定了基础。它标志着我国拥有了完全自主知识产权的世界最高电压等级的IGBT模块设计和制造技术,并达到商业化应用水平,正在替代国外同类产品在我国地铁和铁路机车变流器中的“核芯”位置,提升中国装备制造业“走出去的”竞争力;并在推动我国高压大功率IGBT芯片设计—制造—封装—测试—应用产业链的完善和形成的同时,力促实现“中国制造2025”。

高压IGBT不仅应用在高铁,在轨道交通、智能电网、风力发电等各领域,均能够提高用电效率和用电质量,节能30%以上。

3.我国首次完成动力堆燃料后处理热实验(国内)

来源:中国科技网-科技日报2015年10月31日 00:34

 科技日报讯(王丽丽段晓燕记者陈瑜)后处理是指将反应堆中使用过的核燃料进行处理的过程。记者日前从中国原子能科学研究院(以下简称原子能院)获悉,该院首次完成我国实验室规模动力堆后处理热试验,首批辐照过的核燃料成功处理完毕,标志着我国核科技领域核心技术自主创新取得重要突破,建设核燃料后处理厂有了重要工艺技术保障。

据了解,本次热试验自9月1日启动,以动力堆乏燃料元件棒为试验对象,试验过程包括元件剪切、元件溶解、铀钚共去污分离、铀纯化循环和钚纯化循环五个环节,全程实现机械手远距离操作,关键技术指标均达到工艺设计要求。

 相关人士表示,通过后处理可以回收并重复利用绝大部分乏燃料,在减少核废物对环境影响的同时还可降低对天然铀的需求。热实验是对真实反应堆使用后的核燃料进行处理。由于处理对象成分极为复杂并具强放射性,热实验是后处理技术研发中最重要和最具挑战性的环节,之前原子能院已开展了多轮冷铀试验和温试验,即对模拟的乏燃料料液进行处理。

 此次使用的是先进无盐二循环流程,为原子能院历经20余年自主研发的成果,相比传统的普雷克斯(Purex)流程,该流程以“经济、安全、废物最小化”为目标,通过“无盐”技术的应用,简化了工艺流程,减少了废物量,提高了铀钚分离系数,充分体现了保障核能可持续发展的先进理念。

为实现核能可持续发展目标,我国上世纪80年代确定了核燃料闭式循环的发展战略。此次试验成功也意味着我国首座动力堆燃料后处理研发设施通过首次“大考”。

4.首架国产大飞机下线助力中国制造迈向高端(国内)

来源:《中国科学报》

11月2日,国产大型客机C919首架机揭开面纱。

当天,在中国商飞公司新建成的总装制造中心浦东基地厂房内,随着帷幕缓缓拉开,首架C919飞机展现在世人面前。国家大飞机工程专家委员会成员、中国工程院院士刘大响向《中国科学报》记者这样描述现场的情境:“全场掌声雷动,七年来参与这项工作的许多人都留下了激动的眼泪。”

业内专家认为,C919总装下线对于中国民机产业发展、基础工业实力提升、发展制造强国具有深远的意义。“它是国家大飞机工程中重要的里程碑,将助力中国制造迈向高端。”刘大响指出。

C919为中国自主设计,具有完全自主知识产权。中国商飞大型客机C919项目常务副总设计师陈迎春在接受媒体采访时曾介绍,C919飞机自主创新有五个标志,包括飞机总体方案、气动外形、飞机机体设计与制造、系统集成及工程项目管理等。“从第一张图纸开始,都是我们自己设计绘制的。”刘大响强调,“自主研制是大飞机最大的亮点。”

“作为民用产品,C919研制团队通过全球采购获得液压系统、导航系统、起落架、刹车、发动机等系统与设备,再按照自己的设计方案来集成,即便是波音、空中客车等公司的民用客机也是如此。”北京航空航天大学航空科学与工程学院教授黄俊介绍。

研制人员针对气动布局、结构材料和机载系统,实现先进材料首次在国产民机上的大规模应用、数百万零部件和机载系统研制流程高度并行。

在研发的集成创新过程中,全产业链上有将近20万人参与研发制造,其采用的新技术、新材料、新工艺辐射拉动了中国经济和科技发展、基础学科进步及航空工业发展。

目前,C919具有“更安全、更经济、更舒适、更环保”等特性,客舱空间与同类竞争机型相比有较大优势。该客机国内外用户数量目前为21家,总订单数达到了517架。专家认为,高铁、核电“走出去”战略为大飞机提供了范本。“和高铁、核电一样,成本优势、核心技术及高品质的服务,将是大飞机走向国际市场的核心竞争力。”刘大响说。

此外,C919大型客机项目后续还将开展航电、飞控、液压等各系统试验、机载系统集成试验和全机静力试验。首架机作为试飞机,首飞前需要完成系统调试、试飞试验设备和仪器安装等工作,按计划该飞机将于2016年首飞。

5.我国自主发射的火星探测器首次公开亮相(国内)

11月2日,在中国航天科技集团公司的展台上,整体为金黄色的火星探测器模型被摆放在中心位置,工程人员正忙着进行最后的安装。我国的火星探测器模型将在第17届中国国际工业博览会上首次公开亮相。 新华社记者 张建松 摄

新华网上海11月2日(记者 张建松)我国自主发射的火星探测器将在第17届中国国际工业博览会上首次公开亮相。2日,在主办方组织的记者探营活动中,记者率先目睹了这位将造访火星的“中国客人”风采。

第17届中国国际工业博览会将于11月3日至7日在上海举行。在中国航天科技集团公司的展台上,整体为金黄色的火星探测器被摆放在中心位置,尤为引人注目,工程人员正忙着进行最后的安装。

据在博览会现场的上海航天技术研究院卫星专家牛升达介绍,我国自主火星探测的任务将通过一次发射,完成火星全球综合遥感和着陆巡视勘察两项探测任务。因此,火星探测器也分为“环绕器”与“着陆器”两个部分。此次展示的火星探测器与实物相比的比例为1:3,上面的圆锥状部分为“着陆器”,下面的六面体为“环绕器”,此外还有一个十分醒目的白色高增益天线,用于地球与火星之间的远距离通信。

据悉,中国航天科技集团公司经过多年的攻关与积累,目前已经完成了多项关键技术的突破,正按照2020年发射计划进行紧锣密鼓的研制,进展顺利。

据牛升达介绍,探测火星,需要突破深空超远距离测控通信、火星制动捕获、在轨长期自主管理、稀薄大气减速与安全着陆等一系列核心关键技术。火星探测器的最远通信距离约4亿公里,是地月距离的900多倍,按光速38万公里/秒的速度计算,与地面测控站的往返“对话”一次需要40多分钟,而且传递的“声音”将会非常的微弱。因此,要实现如此远距离的有效通信,需要克服巨大的信号衰减、传输时延和外界干扰等因素,对于中国航天专家是一项全新的挑战。

除了深空测控技术,深空自主控制技术也是一大难点。目前,我国已发射的卫星都是由地面来控制的,地面控制中心可以根据运行状态对卫星进行及时有效的调整。而火星探测器因为距离太远,信号往返于地球和火星之间的时延太长,在大多数情况下,探测器主要得靠自主控制,独立完成帆板展开、对日定向、制动捕获、器器分离和故障诊断等功能。

记者看到,此次首次公开亮相的火星探测器,为了让公众更好地了解内部结构,还专门开设了一扇玻璃展示窗。

6.中国将建全球最大粒子加速器 研究“上帝粒子”(国内)

2015年11月02日

中国将于2020年至2025年间开始建造世界最大粒子加速器,这项安装将可让科学家们能更多了解宇宙的运作。中科院高能物理研究所所长王贻芳向媒体表示,这项计划的最终概念将在2016年底完成。

据法国国际广播电台网站10月29日报道,法新社称,一旦中国完成这项计划,所建造的这个加速器至少将比由“欧洲核子研究中心(CERN)”建造的目前全球最大加速器的强子对撞机LHC,还要大上两倍;这个加速器建造在法国与瑞士的边界。

LHC强子对撞机加速器帮助科学家在2012年得以证实希格斯玻色子的存在。这个基本粒子被视为如同物质基础结构的基石。

而恰恰就是这个希格斯玻色子成了中国这项计划的中心,这项计划所建造的加速器是以前所未有的规模所产生出的数以百万的这些粒子比欧洲的LHC超越了几百代;LHC加速器长27公里,而中国未来建造的粒子加速器长50至100公里。

7.福建拿下全国唯一大黄鱼育种国家重点实验资质(省内)

来源:人民网      时间:2015年10月28日

科技部日前批准福建省福鼎海鸥水产食品有限公司建设大黄鱼育种国家重点实验室,这是目前为止科技部批准建设的唯一一家水产类企业国家重点实验室。

2010年来,该实验室科技研发经费共投入1.4亿元,仪器设备总价值1256万元。构建了海上活体种质库300只网箱,蓄养良种亲鱼3.2万尾;构建了大黄鱼全基因组序列图谱;突破了大黄鱼piscidin抗菌肽技术;获得福建省科技进步一等奖1项;授权发明专利8项,实用新型专利24项。实验室拥有科研人员76名,其中正高职称7名,副高职称16名,具有硕士以上学位者15人。

大黄鱼育种国家重点实验室获批建设后,将采用“按项目投入、争取省部任务”的运作模式,建立固定研发人员及关键技术攻关的流动机制,引入高校院所的原创性技术成果到企业重点实验室孵化、转化,不断提升我国大黄鱼种质发掘、保护与综合利用的技术水平。

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