近日,中国科学院发布了“中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果”,此次评选以“三个面向”为线索,经院学术委员会委员审核把关,综合凝练归纳出40项具有代表性的标志性重大科技成果,已收录于《改革开放先锋 创新发展引擎——中国科学院改革开放四十年》一书。沈阳分院系统有多项科研成果入选:
1.纳米科技创新成果方面。物理所、金属所等单位在纳米材料与器件领域,碳纳米管的制备、纳米结构及其物性调控、表面纳米化等方面,20多年来产出了一批国际引领性成果,促进了该领域的研究和发展。
多种纳米孪晶金属的可控制备
在纳米催化领域,2011年,大连化物所在国际上首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂,并提出了单原子催化新概念,入选美国化学会2016年度十大科研成果。2014年,基于纳米限域催化新概念,首创甲烷无氧制烯烃和芳烃催化过程,实现一步高效转化,获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。
单原子催化剂结构和性质示意图
甲烷直接转化制烯烃和芳烃机理示意图
2.深海科考和载人深潜器技术成果方面。沈阳自动化所完成了“蛟龙号”三大国际领先技术中的控制系统攻关任务,获2013年度中国科学院杰出科技成就奖。
“蛟龙号”控制系统仿真平台
2012年9月,海洋所建成“科学号”海洋科学综合考察船,具有全球航行能力及全天候观测能力,是我国综合性能最先进的科考船。以此为核心,构建了国际一流的深远海综合探测体系,显著提高我国深远海探测与研究能力,获2015年度中国科学院杰出科技成就奖。
“科学号”海洋科学综合考察船
沈阳自动化所自主研发了万米级自主遥控水下机器人“海斗号”(2017年2月实现最大深度10888米),成为继日本、美国之后第三个具备研制万米级无人潜水器能力的国家。
“海斗号”水下机器人
2017年,沈阳自动化所自主研发的“海翼号”水下滑翔机3次突破水下滑翔机的世界下潜深度纪录,最大下潜深度达6329米,海上连续工作时间超过3个月,使我国成为继美国之后第二个具有跨季度自主移动海洋观测能力的国家。
“海翼号”水下滑翔机
沈阳自动化所参与研制的“深海勇士号”是我国第二台拥有自主知识产权的深海载人潜水器,水下工作深度达4500米,国产化率高达95%。2017年810月在南海成功进行了载人深潜工程试验。2018年36月,“深海勇士号”在我国南海围绕深海科学、深海考古、深海救援等多个应用场景开展了高频次、高强度及复杂海况条件下的下潜作业,取得了丰硕成果。
“深海勇士”号深海载人潜水器
3.机器人与人工智能技术成果方面。1995年,沈阳自动化所牵头研制出6000米级无缆自治水下机器人(CR-01),1995年、1997年两次赴太平洋开展调查工作,使我国具有了对除海沟以外绝大部分海域进行详细探测的能力,相关技术与能力跻身世界前列,获1998年度国家科学技术进步奖一等奖。
2012年,该所自主研制出中国首台6000米无人无缆潜器(AUV)“潜龙一号”,具有自动定向、定深、定高、垂向移动、横向运动、位置和路径闭环控制、水面遥控航行等功能。2014年,“潜龙二号”研制成功,具有高智能自主避障能力和稳定航行控制能力,标志着我国水下自主机器人技术达到国际先进水平。
“潜龙一号”和“潜龙二号”无人无缆潜器
该所工业机器人技术成功实现产业化,新松公司移动机器人市场份额持续保持全球第一。近年来,还开发了极地科考冰雪面移动机器人、旋翼飞行机器人、纳米操作机器人、超高压线巡检机器人、反恐防爆机器人等特种机器人。
新松移动机器人
4.煤炭清洁高效利用核心技术和工业示范成果方面。大连化物所开发出具有自主知识产权的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)成套工业化技术,甲醇转化率近100%,低碳烯烃选择性达90%,处于世界领先水平。2010年8月8日,应用该技术的世界首套180万吨煤基甲醇制60万吨烯烃工业装置(神华包头)开车成功,实现了世界上煤制烯烃工业化零的突破。获2011年度中国科学院杰出科技成就奖、2014年度国家技术发明奖一等奖。截至2017年年底,DMTO技术已许可24套装置,烯烃产能1388万吨/年(约占全国1/3);投产运行12套装置,烯烃产能646万吨/年。该所煤经二甲醚羰基化制乙醇(DMTE)技术于2017年1月在陕西延长成功进行了10万吨/年工业示范,该技术还可利用炼焦厂或钢厂尾气生产无水乙醇。
2016年,大连化物所突破了90多年来煤化工领域高水耗、高能耗的水煤气变换模式,开创了煤基合成气一步高效生产烯烃新路线,从原理上创立了一条低耗水的煤转化新途径。
神华包头 60 万吨 / 年甲醇制取低碳烯烃工业装置
陕西延长 10 万吨 / 年煤制乙醇工业示范装置
煤基合成气直接转化制低碳烯烃
5.非线性光学晶体研究及装备研制成果方面。大连化物所参与研制成功一系列国际首创/领先的深紫外激光前沿科学装备,构建了“晶体—光源—装备—科研—产业化”的完整创新链,标志着我国成为世界上唯一能够制造实用化、精密化深紫外固态激光器的国家。
深紫外激光前沿科学装备
1984年,金属所在钛镍钒急冷合金中发现具有五次对称的二十面体准晶,有力地论证了准晶的存在,打破了固体材料传统的晶体和非晶体分类标准,为物质微观结构及材料研究打开了全新的研究领域。获1987年度国家自然科学奖一等奖。该成果及后续有关研究工作为推动航空航天准晶热障涂层、太阳能选择性吸收薄膜、准晶复合材料、准晶热电材料等新材料研发及应用积累了理论基础。
Ti-Ni 准晶相的高分辨电子显微镜图(左)和五次对称衍射图(右)
6.海洋生态牧场研究与示范方面。针对我国近海渔业资源严重衰退、海洋生态环境严重恶化等突出问题,海洋所从20世纪70年代开始,提出在近岸海域实施“海洋农牧化”的创新思路,在山东胶州湾和广东大亚湾进行了试验示范,重点围绕鱼类、对虾、海参、贝类、藻类等优势水产经济种类,开展优质新种质创制与健康养殖技术研发,建立海湾型、岛礁型等可复制、可推广的海洋生态牧场模式,为实现渔民增收、渔业增效、产业升级提供技术和装备支撑。其中,“海湾扇贝引种、育苗、养殖研究及应用”获1990年度国家科学技术进步奖一等奖。
在此基础上,该所持续创新海洋生态环境构建关键技术与设施,制定了海洋生态牧场建设标准,实现了海洋生态环境从局部修复到系统构建的发展、生物资源从生产型修复到生态型修复的发展、资源环境从单一监测评价到综合预警预报的发展。2015-2017年,在大连、唐山、烟台、日照等地建设了5个海洋生态牧场示范区,应用示范推广面积达45.6万亩,生态环境显著改善,生态系统更趋稳定,核心区多保持在一类水质,经济生物种类增加29%-46%,资源量增加2倍以上,渔户平均年收入由5万元提高到11万元,经济效益突破55亿元,推动了海洋渔业的技术革新、产业升级和可持续发展。
海洋生态牧场示意图
7.中国生态系统研究网络成果方面。1988年以来,中科院整合包括沈阳生态所在内的有关研究所野外观测研究站,建立了中国生态系统研究网络(CERN),旨在通过对全国不同区域和不同类型生态系统的长期监测与试验,结合遥感与模型模拟等方法,研究我国生态系统的结构与功能、过程与格局的变化规律,开展生态系统优化管理与示范,提高我国生态学及相关学科研究水平,为我国生态与环境保护、资源合理利用和国家可持续发展及应对全球变化等提供长期、系统的科学数据和决策依据。
经过30年建设发展,CERN已成为集生态系统动态监测、科学研究、技术示范、科技咨询和科普教育为一体的国家科技平台,包括44个生态站、5个学科分中心和1个综合研究中心,积累了大量监测和实验数据,取得了一系列研究成果,推动了我国生态环境领域科技进步和生态文明建设。获2012年度国家科学技术进步奖一等奖。
中国生态系统研究网络
多年来,沈阳分院系统各单位广大科研人员秉承创新科技、服务国家、造福人民的宗旨,努力拼搏、锐意进取,取得了一系列有标志性的重大科技成果。未来,沈阳分院将以党的十九大精神和习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,继续践行我院“三个面向、四个率先”方针,以科技报国为己任,争取产出更多重大科研成果。同时,也将结合所在区域实际情况,以习近平总书记调研东北的重要讲话精神为指引,继续加强重大科技成果的转移转化,发挥科技推动作用,助力地方经济发展,为东北老工业基地振兴、中华民族伟大复兴做出应有的贡献。