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迄今最薄芯片级光线路2D波导面世

科技日报2023 年8 月14 日报道，美国芝加哥大学科学家在最新一期《科学》杂志上发表论文称，他们研制出迄今最薄的芯片级光线路——二维（2D）波导。这款只有几个原子厚的玻璃晶体可捕获和携带光，而且效率惊人，可将光传播长达一厘米的距离，在光基计算领域，这是非常遥远的距离，有望为新技术开辟道路。

将光从一个地方引导到另一个地方是现代通信世界的支柱。在海底和大陆之间，光纤电缆传输的光对从视频到银行转账交易在内的所有内容进行编码，所有这些都在头发丝粗细的股线内进行。

为使这些股线变得更纤薄，甚至是2D 的，研究团队发明了一种新的2D 波导。它是由二硫化钼制成的玻璃晶体。这款超薄2D 晶体不仅能容纳能量，而且能将能量传递到比现有类似系统远1 000倍的距离，被捕获的光也表现得像是在2D 空间内传播。

研究团队指出，至关重要的是，在现有的3D 波导中，光子总是在波导内封闭传播，但在新系统内，玻璃晶体实际上比光子本身更薄，所以光子的一部分在传播时会从晶体中“溢出”，这使得利用玻璃晶体制造复杂的设备变得更加容易，因为光可以用透镜或棱镜轻易地移动。此外，光子还可在途中“感受”周围环境的信息，科学家也可使用这些波导在微观层面上制造传感器。

研究人员对构建非常薄的二维光子电路非常感兴趣，未来这些电路可堆叠起来，将更多微小器件集成到芯片同一区域。

（来源：科技日报）

我国首次将AI技术规模化用于输电线路发热检测

记者2023 年8 月11 日从华北电力大学获悉，由国网电力空间技术有限公司联合该校等单位研发的输电线路红外缺陷智能识别系统，近日在我国主要超特高压线路运维方面实现产业化应用。这是国内首次将人工智能（AI）技术规模化应用于输电线路发热检测。

据介绍，迎峰度夏期间，全国气温不断升高，电力负荷急剧增加。为保障电网安全稳定运行，要及时发现线路缺陷隐患。然而，以往用人工智能识别红外影像数据的流程比较复杂，且需由人工现场判别画面中的发热故障点，易受检修人员经验、注意力等因素的影响而造成遗漏；此外，红外视频数据量庞大，复检工作难度极大且效率低下，易造成绝缘子掉串等危险事件。而利用新研发的输电线路红外缺陷智能识别系统，仅需一键上传巡检红外视频就能快速抽帧并智能识别发热缺陷，可辅助线路运维单位及时消除线路跳闸停电的隐患。

据介绍，目前该系统在国网电力空间技术有限公司部署应用，系国内首次将人工智能技术规模化应用于输电线路发热检测。以240 基杆塔的红外视频为例，传统人工数据复核需要5 个小时，现在采用该系统，从上传视频到完成分析只需要2 个小时，且过程中无需人工干预。

（来源：科技日报）

国际首套300MW先进压缩空气储能系统膨胀机完成集成测试

记者2023 年8 月17 日从中国科学院工程热物理研究所获悉，近日，我国在压缩空气储能系统研发方面取得重大突破，由中国科学院工程热物理研究所和中储国能公司联合自主研发的国际首套300MW 级先进压缩空气储能系统膨胀机完成集成测试，顺利下线。

储能技术是能源革命的关键支撑技术和国家战略性新兴产业。压缩空气储能具有规模大、成本低、效率高、环境友好等优点，是最具发展潜力的大规模储能技术之一。膨胀机是压缩空气储能系统的核心部件，具有负荷高、流量大、流动传热复杂、高效宽工况运行要求高等技术难点。经过多年的不懈努力，研发团队先后攻克了全三维设计、复杂轴系结构、动态调节与控制等关键技术，研制出完全自主知识产权的国际首台300MW 级先进压缩空气储能系统多级高负荷膨胀机。

2023 年8 月初，中国科学院工程热物理研究所和中储国能公司完成了300MW 压缩空气膨胀机的集成测试，各项测试结果均达到或超过设计指标，具有集成度高、效率高、启停快、寿命长、易维护等优点。该300MW 压缩空气膨胀机的成功研制，是我国压缩空气储能领域的重要里程碑，推动了我国先进压缩空气储能技术迈向新的台阶。

中国科学院工程热物理研究所是国内最早开展压缩空气储能研究的机构，通过19 年的努力，建立了具有完全自主知识产权的研发体系，先后突破了系统全工况设计与控制、多级高负荷压缩机和膨胀机、高效超临界蓄热换热等关键技术，并分别于2013、2016、2021 年建成国际首个1.5MW 级、10MW级、100MW 级先进压缩空气储能系统。中储国能公司是中国科学院工程热物理研究所压缩空气储能技术的产业化公司，具备百兆瓦级压缩空气储能系统研发、设计、制造、工程实施、投资和运营全套能力，已成为国际先进压缩空气储能系统的开拓者和引领者。双方于2018年起，在全球率先开展了国际首套300MW先进压缩空气储能系统的研发工作。

压缩空气储能系统的大规模化是降低成本、提高效率、提高市场竞争力的重要途径。相比100MW 先进压缩空气储能系统，300MW 系统规模将提高3 倍，单位成本降低20%～30%，效率提高3%～5%。此次300MW先进压缩空气储能系统膨胀机完成集成测试并顺利下线，标志着国际首套300MW 先进压缩空气储能国家示范项目取得重大进展。

（来源：人民网）

我国首口万米科探井钻井深度过半

中国石油2023年8月23日发布消息：我国首口万米科探井——深地塔科1井钻井深度过半。深地塔科1井位于新疆塔里木盆地，设计井深11 100 米，2023年5月30日开钻以来，已完成了中浅层的钻井任务，最高日钻井深度达567米。

一般来说，钻井深度超过6 000 米的钻井被称为超深井。钻超深井带来超高温、超高压等多重钻完井技术极限，每往地下深100 米，温度就会提高约2 摄氏度，井下将面临约220 摄氏度的高温。目前，深地塔科1 井钻井深度虽然过半，但剩余部分因需攻克高难地层，计划还要用时一年多。

中国石油塔里木油田勘探事业部工程师刘金龙介绍，目前已经研制出高强度金属密封的取芯工具，耐温达230 摄氏度、抗压175 兆帕的测井仪器，为万米深井钻探提供支撑保障。

近两年，塔里木油田新增的油气储量90%以上都是通过钻探超深井获取。塔里木油田超深井油气年产量已突破1 800 万吨，占油田总产量的一半以上，超深井已成为增储上产的重要支撑。

（来源：人民网-人民日报）

我国最高海拔风电场并网发电

记者2023年8月3日从三峡集团获悉，位于海拔5 000米以上的我国最高海拔风电场——西藏措美哲古风电场首批5台单机容量3.6兆瓦的风力发电机组成功并网。

西藏措美哲古风电场位于喜马拉雅山北麓的山南市措美县哲古镇，风机建设在海拔5 000米至5 200米之间，总装机72.6兆瓦。哲古风电场是西藏自治区首个超高海拔风电开发技术研究和科技示范项目，也是首个并入西藏主电网的风电项目，创造了世界高原风电建设奇迹。

从2020年开始，三峡集团按照“基地化、规模化、集中连片化”的总体思路，加快推进西藏措美哲古风电场项目建设。项目全面建成投产后，年上网电量超过2亿千瓦时，每年可节约标准煤超6万吨，减排二氧化碳近17.3万吨，减排二氧化硫超20吨。

据三峡集团措美哲古风电场负责人王亮介绍，在一期项目成功经验基础上，项目团队加大科技创新投入，二期项目全部采用单机容量3兆瓦以上的机型，其中最大单机容量达到3.6兆瓦，可有效提高当地风资源利用效率，纠正了“高原风能有气无力、不具有开发价值”的认知误区。这款3.6兆瓦风机叶轮直径达160米，风机轮毂中心距地面90米，具有高海拔适应性、防紫外线、防雷、耐低温、抗覆冰等技术特点，能够在严苛的自然环境下长期稳定运行。

三峡集团党组书记、董事长雷鸣山表示，西藏措美哲古风电场成功建设，在科技创新、风机设计制造、项目建设管理等方面取得了新突破，为后续超高海拔地区“基地化、规模化、集中连片”风电开发奠定良好基础，为当地乡村振兴、促进经济社会高质量发展作出新探索，对我国超高海拔风电开发建设和地区经济社会发展都具有十分重要的意义。

（来源：科技日报）

我国“智能导钻”技术获突破助力油气精准勘探

人民网2023年8月23日报道，近日，中国科学院A 类战略性先导科技专项“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”（简称智能导钻）在位于塔里木盆地西部的TP259-2H生产井实钻应用中取得重要进展，通过自主研发的随钻方位电磁波电阻率成像测井仪和三维靶点精准导航技术，精准刻画地下油气层结构，引导钻头准确打入最佳开采点位，获得了高产工业油气流。

8 月上旬生产测试显示，该生产井日产石油13.5吨、天然气4.2万方，油气产量约是邻井的5倍，落实地质储量天然气5.1 亿方、凝析油16 万吨，实现白垩系舒善河组下2 段储层的首次油气突破，为我国西北油田勘探开发提供了新阵地，验证了“智能导钻”理论技术体系的可靠性，显示了其对我国深层油气高效低成本钻探的重要作用，对保障国家能源安全具有重要的启示意义。

塔里木盆地白垩系油气藏属于埋深超过4 000米的“千层饼”结构，导致准确定位储层空间发育位置难度大，常规定向钻井技术对该类油气藏总体动用程度低。在中国科学院地质地球所朱日祥院士和底青云院士带领下，团队基于“多尺度地质规律-多源地球物理探测-高精度油藏建模-精准定向钻井”多学科融合，开展了联合攻关。

据了解，为实现我国油气勘探开发高水平科技自立自强，破解深层油气资源勘探开发难题，中国科学院2017 年在复杂油气藏高效勘探开发关键装备与核心领域前瞻布局，设立“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”A 类战略性先导科技专项，由中国科学院地质与地球物理研究所牵头，联合中石化、中海油、中石油及相关领域大学共同攻关，旨在研发具有我国自主知识产权的新型智能柔性旋转导向和地质导向系统，攻克我国石油工业面临的最关键“卡脖子”技术，形成我国深层∕超深层油气资源开发整体技术解决方案，实现深部钻井智能“巡航”，达到“圈得准”“定得准”“打得准”的目标。通过数百位科研人员6 年多的持续攻关，多支自研仪器历经上百次井场试验已完成技术定型，从原理样机和试验样机阶段，走向工程样机的持续迭代更新。本次塔里木盆地生产井实钻应用成功，是中国科学院“智能导钻”团队、西北油田和中原石油工程公司协同攻关的共同成果，是产学研用联合攻关模式的典范。

（来源：人民网）

国产超高性能碳纤维规模化生产取得突破

2023年8月20日，中国石油和化学工业联合会主持召开技术鉴定会，国产超高强ZA60XC(T1000级)PAN 碳纤维千吨级工业生产技术顺利通过了专家委员会的技术鉴定。专家委员会认为：该成果达到国际先进水平，其中前驱体结构设计及表征分析技术居国际领先，一致同意通过鉴定。

碳纤维被誉为“工业黄金”“新材料之王”，具有比强度高、比模量高、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温等特点，是航空航天、国防军工、交通、新能源、海洋工程等领域不可或缺的重要战略材料。长期以来，碳纤维领域最核心的先进技术，尤其是超高强度高端碳纤维的大规模量产技术被发达国家垄断。

长盛科技有关人士透露，随着我国经济社会的发展，碳纤维及其复合材料需求迅猛，我国碳纤维产量从近乎空白发展到2022 年占全球产量的三分之一，实现了跨越式发展。但大部分产能停留在T300 和T700 级。高端T800 级产品质量稳定性不足，T1000 级以上超高性能碳纤维产品仅有百吨级技术成果，一直未能实现千吨级规模化、稳定化生产。近年来，长盛科技有限公司主持、深圳大学协同，经过两年多的科学研究和技术攻关，在1 700 吨∕年产线上稳定生产出T1000级产品。经国内权威机构检测，性能达到国际同级产品水平，产品质量合格率大于95.6%。

（来源：人民网）

复合材料抗冲击研究取得新进展

2023年8月19日，西北工业大学力学与土木建筑学院王富生教授团队在《自然·通讯》杂志在线发表题为《脉冲电流下编织复合材料抗冲击损伤》的研究论文。该研究提出了一种采用脉冲电流来改善三维正交编织复合材料抗冲击性能的方法，并系统揭示了脉冲电流对正交编织复合材料冲击损伤的抑制机理。

航空、航天和土木等工程领域中，碳纤维∕环氧树脂基复合材料受到冲击载荷容易出现纤维断裂、树脂破坏和分层等损伤形式，降低复合材料的承载能力，对飞行器和土木工程等结构的安全带来威胁。关于提升复合材料抗冲击性能的方法多从材料改性、结构设计和制造工艺等方面考虑，如相较于层合复合材料，编织复合材料在抑制冲击损伤方面具有独特优势。然而，这些方法对改善复合材料的抗冲击性能仍存在局限性，如何进一步提高冲击载荷下复合材料的损伤容限仍是复合材料理论研究中所面临的重要难题之一。

针对这一难题，王富生教授团队与合作者将编织物的结构特性和碳纤维的电磁特性相结合，提出了一种降低三维正交编织复合材料冲击损伤的策略。利用无线通信技术，设计搭建了落锤冲击试验机、电流源和数据采集设备等一体集成的实验平台，实现了脉冲电流和冲击力对正交编织复合材料的协同加载。研究结果表明，随着脉冲电流峰值从0 A增加到110 A，三维正交编织复合材料板的非弹性能量和残余变形分别减少了35.81%和47.64%。多尺度多物理场建模分析表明，载流碳纤维使得纱线束受到了横向压缩性质的电磁体力，有利于提升纱线的机械性能；纱线中微裂纹的形成和挤压变形会引起碳纤维之间局部电流的重新分布，其与自场相互作用会产生抗冲击效应。基于材料-结构-功能的一体化设计思想，有效控制脉冲电流对复合材料热效应的影响，此项研究成果可以为提高复合材料在冲击载荷下的损伤容限提供新的途径。

（来源：中国科学报）

我国科学家成功制备轻质高强金属力学超材料

金属力学超材料是由特定结构单元在三维空间按一定规律排列而构成的多孔金属材料，也称为金属点阵材料，是新一代先进轻质高强材料。2023年8 月14 日，科技日报记者获悉，上海交通大学材料科学与工程学院的顾剑锋教授团队联合澳大利亚皇家墨尔本理工大学马前教授团队，成功打印出密度为1.63 克∕立方厘米的钛合金（Ti-6Al-4V）力学超材料，其屈服强度和最大压缩强度分别达到308 兆帕和417 兆帕。相关研究成果于2023 年8 月4日发表在《今日材料》（Materials Today）上。

研究团队从单一变形机制的经典Gibson-Ashby 模型出发，建立了多变形机制（拉伸、弯曲和剪切）共同作用条件下的力学模型，该模型能有效地预测不同孔隙率的金属力学超材料的强度和弹性模量，同时也适用于去合金纳米多孔材料、微纳尺度的金属多孔材料和人体骨骼的天然多孔材料的强度和弹性模量预测。此外，该模型可以指导实施对各变形机制的调控，可谓是对Gibson-Ashby经典模型从基本原理到应用范围的全方位拓展。

更为重要的是，该模型从变形原理上拓展出一个设计轻质高强金属力学超材料的新概念。研究团队以上述理论创新为基础，成功打印出钛合金力学超材料，其屈服强度和最大压缩强度远高于相同的孔隙率或密度条件下各类金属多孔材料或超材料的性能，比商用镁合金WE54 和AZ91 更轻、更强、更耐蚀，有望在航空航天、生物医学、化学工程、空间和能源技术等领域获得应用。

研究人员表示，该工作的理论创新及对不同设计方案的实验验证，为后续设计开发各类轻质高强金属力学超材料提供了一个新的理论工具。

（来源：科技日报）