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:克拉通、冻土……这些斩获大奖的科研成果能干啥?

2018-01-12 09:42:04 来源:新华网 作者:陈听雨 凌纪伟 编辑:曾映雪

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  中共中央、国务院8日上午在北京举行国家科学技术奖励大会。华北克拉通破坏、冻土与寒区工程、激光钕玻璃、电能表智能化计量检定……这些对普通人而言深奥难懂的科技词汇频频出现在奖励大会现场。记者就为你揭秘获得2017年国家科技大奖的科研成果对生产和生活将产生哪些影响。

  克拉通破坏理论解密地球科学百年难题

  克拉通是什么?克拉通是地球上最古老的陆块,缺乏明显的火山活动和大地震,因此,传统上认为克拉通是稳定的。

  华北克拉通怎么了?华北克拉通发生了大规模的火山活动和大地震,即丧失了稳定性。这是目前经典板块构造理论所不能解释的重大地质现象。

  克拉通为什么会失去稳定性?这一根本问题一直悬而未决,是困扰地球科学家近百年的难题。针对这一难题,中国科学院地质与地球物理研究所通过“华北克拉通破坏项目”的深入研究发现,造成这一重大地质现象的根本原因是克拉通破坏。

  “想认识地球的整体,需要一个切入点,华北就是一个切入点。”“克拉通破坏项目”带头人、中国科学院地质与地球物理研究所研究员朱日祥称,“我们的团队历经20年的艰苦研究,通过区域性问题,认识到了地球大陆板块的生死演变过程,了解了大陆演化的过程。”

  “华北克拉通破坏”获得2017年度国家自然科学奖二等奖。朱日祥介绍,该项目建立了克拉通破坏理论,发现了全球大陆演化的普遍规律,发展了板块构造理论。该项目是以区域实例研究全球大陆演化的典范,使“华北克拉通破坏”这一区域性科学问题成为全球性的研究热点,引领了大陆演化研究的方向,提升了中国固体地球科学的国际影响力。

  立足高原,破解冻土难题

  冻土,一种含冰的特殊土体。冻结时,它坚固到可以做为建筑物基础;融化时,它就像一团稀泥,完全丧失承载力。

  冻土的这种特性让寒区工程成为一项世界性难题。由于破解了相关研究难题,2017年度国家科技进步奖(创新团队)被中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土与寒区工程研究创新团队夺得。团队学术带头人程国栋院士说,中国是世界第三冻土大国,且主要为高海拔冻土,温度接近零度,很不稳定。

  作为世界上海拔最高、在冻土上路程最长的高原铁路,青藏铁路至今保持着全球在冻土区跑得最快的铁路纪录,这背后离不开程国栋团队持续几十年的耕耘。

  “发扬‘牦牛精神’,把SCI文章写在祖国的高寒大地上。”程国栋和团队立足高原,提出的“冷却路基”筑路技术和设计参数,解决了青藏铁路冻土相关的关键技术问题。青藏铁路安全运营12年来,路基稳定,列车时速达到100公里。《自然》杂志评价这项研究成果“具有重要的里程碑意义”,美国的一份研究报告将青藏铁路列为多年冻土区最好的铁路工程实践。

  另外,程国栋和团队还解决了我国寒区其他重大工程的相关科技问题。研发的多年冻土区宽幅沥青路面条件下复合冷却路基调控关键技术,为哈大高铁、兰新高铁等重大工程提供了重要理论与技术支撑。

  “‘一带一路’又一次给冻土和寒区工程提供了发展机遇,也提出了挑战。”程国栋相信,未来国家的冻土和寒区工程需求依然强劲,相关技术研究大有用武之地。

  激光钕玻璃 激光器的“心脏”

  我们都听说过激光和玻璃,可什么是激光钕玻璃?激光钕玻璃是一种含有稀土发光离子--钕离子的特殊玻璃,它可以在一定条件下产生激光或放大激光能量,是激光器的“心脏”,也是目前人类所知的地球上能够输出最大能量的激光工作介质。

  数千片大口径激光钕玻璃在特殊装置中,可以将微不足道的激光能量放大到“小太阳”的量级,而这个“小太阳”在我国科学家的手中,将为保证国家安全,实现清洁聚变能源的长远目标,推动宇宙起源等前沿科学研究发挥重大作用。

  由中国科学院上海光学精密机械研究所研发的激光钕玻璃项目,获得了2017年度的发明奖二等奖。经过十多年持续攻关,该研究团队打破了国外技术封锁,在大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术上取得了突破,自主发明并建成了中国首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸磷酸盐激光钕玻璃的批量生产。

  中国科学院上海光学精密机械研究所研究室主任胡丽丽称,“激光钕玻璃是全球不可替代的激光材料,我们的研究成果积淀了三代团队、历时半个世纪的不懈努力,是集体智慧的结晶。”

  该项目的研究成果使激光钕玻璃连续熔炼的生产效率提高了十倍,获得了9项授权发明专利,制定了3个行业标准,创新性强,整体水平达到了国际先进,满足了国家重大战略需求,产生了巨大的国际影响。

  机器换人,电能表检定迎智能化

  电能表是电力贸易结算的计量仪器,其准确性关乎百姓家庭支出、企业成本核算。

  目前,全国运行的电能表超5.13亿只,每年检定量达8000余万只。传统人工检定每天只能完成80只。面对人工检定存在的资源投入大、人为误差影响检定质量、检定效率低下等缺陷,此前国内外均未找到有效解决方案。

  获得2017年度国家科技进步奖二等奖的“电能表智能化计量检定技术与应用”为电能表检定插上了“智能”翅膀。

  来自国网浙江电力公司的黄金娟是该项目完成人。现年50多岁的她是一名生产一线的高级技师,30多年的一线实践,促使她萌生了“机器换人”、用智能技术推动计量检定腾飞的想法。历经3年努力,她带领团队建成国内外首套大规模检定系统,检定效率提升至每日4700只,可靠性达100%。

  这项研究成果率先在黄金娟所在的国网浙江公司应用。“年检定能力达到640万只,整体效率提升58倍,人员精简90%以上。”她说,近三年成果产生的经济效益达1.9亿元,累计检定检测表计1.8亿只,成果以技术标准的形式推广至全国省级计量中心。

  更让黄金娟自豪的是,通过专利许可,自动化检定装置和系统已销往9个国家、40余家表计制造企业,并延伸应用于燃气表、水表检测,电能表检定由人工作业向智能化变革。

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