http://www.bfqmb.cn 2010-04-28 16:38 來源:《科技日?qǐng)?bào)》
漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備是展臺(tái)規(guī)模最大、最吸引參觀者眼球的部分,圖為德國大眾汽車公司展出的安裝汽車的工業(yè)機(jī)器人。
本屆漢諾威工業(yè)博覽會(huì)共有64個(gè)國家的4800家廠商參展,意大利是本屆展會(huì)的主賓國,共有343家廠商參展,中國展團(tuán)規(guī)模在國外參展商中排名第二。圖為漢諾威工業(yè)博覽會(huì)外景。
德國許多研究機(jī)構(gòu)也利用漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的平臺(tái),展示自己的最新科研成果,圖為德意志研究聯(lián)合會(huì)資助的仿真機(jī)器人研究項(xiàng)目。
2010年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)已于4月23日順利落下帷幕。作為世界上最重要的技術(shù)盛會(huì)之一,漢諾威工業(yè)博覽會(huì)匯集工業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)人士,全面展示跨領(lǐng)域跨行業(yè)創(chuàng)新成果、最新趨勢(shì)和前沿技術(shù)。作為這一盛會(huì)的主辦國,德國自然不會(huì)放過這個(gè)在家門口展示自己強(qiáng)大科技實(shí)力的機(jī)會(huì),各個(gè)企業(yè)、大學(xué)和研究所紛紛拿出了自己最新的研發(fā)成果參展。
電動(dòng)交通:系統(tǒng)推進(jìn)創(chuàng)新步伐
電動(dòng)試驗(yàn)車“Frecc0”是本次博覽會(huì)上德國弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)展出的最新科研成果之一。這部目前仍正在研發(fā)的試驗(yàn)車作為科學(xué)的系統(tǒng)集成,全面展示了弗勞恩霍夫研究所跨學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。在這個(gè)研究計(jì)劃中,弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)下屬幾十個(gè)研究所通力合作,并且得到德國聯(lián)邦教研部(BMBF)4400萬歐元的資助。
雖然展出的只是一部試驗(yàn)車及各種用于電動(dòng)汽車的系統(tǒng)和零部件,例如防撞的電池系統(tǒng)、輪轂電機(jī)和車載電池充電器等,但細(xì)心的觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn),弗勞恩霍夫的研究處處著眼于整體,注重系統(tǒng)的整合與標(biāo)準(zhǔn)的制定。它其實(shí)不是在單純地研發(fā)一款電動(dòng)車,而是在潛心發(fā)展混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車的原型,希望通過這個(gè)平臺(tái)幫助企業(yè)加快創(chuàng)新步伐,支持德國汽車業(yè)進(jìn)入電動(dòng)車領(lǐng)域。
此次工業(yè)博覽會(huì),眾多與電動(dòng)交通相關(guān)的科研成果成為一個(gè)熱點(diǎn)。一方面,德國雖然在電動(dòng)車領(lǐng)域起步較晚,但近年來政府加大扶持力度,企業(yè)也投入巨資奮起直追,不僅組建鋰離子電池“創(chuàng)新聯(lián)盟”,還出現(xiàn)了電廠與汽車企業(yè)的結(jié)盟,現(xiàn)在投入的成效逐漸顯露,獲得了一大批研發(fā)成果。另一方面,德國已將電動(dòng)交通提到了一個(gè)全新的高度看待,推出了電動(dòng)交通整體解決方案,除了電動(dòng)車以外,該方案還包括電力輸送網(wǎng)絡(luò)、充電及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。電動(dòng)交通領(lǐng)域涉及面很廣,已形成了一個(gè)包括智能充電網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的,與可再生能源發(fā)展密切聯(lián)系的整體。
燃料電池:能源和存儲(chǔ)的優(yōu)化整合
在2010年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,薩克森燃料電池倡議聯(lián)盟下的多家德國企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)推出了專為工業(yè)和家庭實(shí)際應(yīng)用研發(fā)的從幾瓦到幾千瓦的燃料電池技術(shù)。這其中,有兩款燃料電池在全球?qū)儆谑状握故尽R皇堑聡鴈Zelleron公司專為移動(dòng)電話和筆記本電腦等便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)的微管固體氧化物燃料電池。二是弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和燒結(jié)材料研究所(IKTS)為露營區(qū)開發(fā)的一套完整的燃料電池系統(tǒng)。
此外,德國的EBZ公司和Staxera公司也展示了一個(gè)3千瓦的固體氧化物燃料電池演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)最近已通過了3000小時(shí)的天然氣運(yùn)行驗(yàn)證。還有德國的Flexiva公司也推出了靈活的“模塊化能源”,該系統(tǒng)可通過氫燃料技術(shù)和可再生能源組件的不同組合快速有效地實(shí)現(xiàn),充分展示了燃料電池在不同能源供應(yīng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化整合的可能性。
一直以來,由于工作溫度較高(一般在800℃至1000℃),功率有限,固體氧化物燃料電池的實(shí)用受到制約。近年來,隨著技術(shù)不斷進(jìn)步,這種直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置,在輔助能量供應(yīng)(APU)或者小規(guī)模熱電聯(lián)供(CHP)的應(yīng)用方面展示了其十分廣闊的前景,現(xiàn)在繼續(xù)向前發(fā)展,已有望進(jìn)入家庭實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。而另一個(gè)備受關(guān)注的新技術(shù)是可被用作許多手持設(shè)備充電器件的全集成聚合物電解質(zhì)膜(PEM)燃料電池系統(tǒng),尤其是其制造中的低溫共燒多層陶瓷(LTCC)技術(shù)。
生物碳:水熱碳化技術(shù)利用生物質(zhì)能
2010年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,一個(gè)由德國柏林工業(yè)大學(xué)、波茨坦氣候影響研究所和SunCoal工業(yè)公司等組成的跨學(xué)科聯(lián)盟展示了它們?cè)谒疅崽蓟夹g(shù)領(lǐng)域的最新研究成果。
水熱碳化是一種對(duì)潮濕的生物質(zhì)殘留進(jìn)行能源利用的新方法。其主要優(yōu)點(diǎn)是直接和簡(jiǎn)單地利用具有高含水量的生物質(zhì)能。最近,德國科學(xué)家圍繞該技術(shù)展開了各種應(yīng)用研究,目的是利用生物質(zhì)生產(chǎn)類碳產(chǎn)品。
而在德國聯(lián)邦教研部的大力支持下,德國特拉諾瓦能源公司、凱澤斯勞滕環(huán)境工程研究所和亞琛工業(yè)大學(xué)也合作研發(fā)出了一套可連續(xù)運(yùn)行,將污水污泥中的生物質(zhì)水熱碳化的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)模仿天然煤化作用,使生物質(zhì)在200℃的溫度和20巴至35巴的壓力,以及密封和催化劑作用下脫水,生成類碳產(chǎn)品。由于碳水化合物會(huì)分解出水分子并有能量釋放,因此,這個(gè)反應(yīng)可由釋放的熱量自我維持,具有很好的能源效率和實(shí)用性。
水熱碳化技術(shù)將有望解決高含水量生物質(zhì)的能量利用問題。而類碳產(chǎn)品因其特殊的屬性也能有不少的用途。另外,該技術(shù)的原料來源十分廣泛,不僅包括水中富集的微生物,沼氣池的廢料,污水污泥,還有飲料、食品工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的殘?jiān)鹊取V档靡惶岬氖?,處理這些東西本身就是保護(hù)環(huán)境,減少碳排放的一個(gè)過程。
智能材料:新型液態(tài)夾具
夾具是簡(jiǎn)單而又重要的工具之一,而德國薩爾州大學(xué)的研究人員在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展出的新型夾具卻比較特別,因?yàn)樗脕韸A緊工件的是一種黏稠的液體。這種富含鐵的液體一接觸到磁場(chǎng)就會(huì)瞬間凝固,從而將工件緊緊夾住。它不僅可以讓工程師精確地加工工件,還能保持夾持面的完好,在車銑的沖擊中保護(hù)工件。其實(shí)用性已經(jīng)在航空工業(yè)中得到了驗(yàn)證。
這種液體遇到磁場(chǎng)瞬間凝固是所謂的磁流變流體(MRF)的特性,其通常由均勻分布有微小鐵粒子的硅或礦物油組成。當(dāng)這種液體置于磁場(chǎng)中時(shí),其中的鐵粒子會(huì)立刻根據(jù)極化方向調(diào)整指向。盡管50年前就已了解這個(gè)效應(yīng),但要研發(fā)精確的夾具應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,科學(xué)家們著手解決了很多復(fù)雜難題。
近年來,磁流變流體等智能材料的研究日益得到重視。尤其是納米技術(shù)在新材料中的廣泛應(yīng)用,使各種智能材料層出不窮,且在不斷改變我們的世界。比如,科學(xué)家們正致力于利用磁流變流體制作新一代軍用身體護(hù)甲,一旦研制成功投入使用,戰(zhàn)場(chǎng)上的傷亡或許就能大大降低。
納米技術(shù):從研究向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
納米技術(shù)發(fā)展到今天,有一個(gè)功臣不能忘,那就是研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡(STM)。正是通過它,人類才可以直觀地觀察到單個(gè)原子,從而揭示了一個(gè)可見的原子、分子世界??梢哉f,掃描隧道顯微鏡的出現(xiàn)對(duì)納米科技的發(fā)展起了決定性的促進(jìn)作用。20多年過去了,科學(xué)家們已在掃描隧道顯微鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展出了更新的掃描探針顯微鏡(SPM),不過這種顯微鏡的掃描速度受到限制,效率較其他顯微技術(shù)低。在2010年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,德國薩爾州大學(xué)的物理學(xué)家展示了他們研發(fā)的一項(xiàng)最新技術(shù),可將掃描探針顯微鏡的掃描速度提高1000倍,徹底解決這個(gè)問題。
本次博覽會(huì)上,各種納米新材料爭(zhēng)奇斗艷,而關(guān)于納米技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用也備受關(guān)注??坡〈髮W(xué)化學(xué)系的科學(xué)家就展示了他們將納米技術(shù)運(yùn)用于石化燃料,減少有害物質(zhì)排放的最新研究成果。他們的秘訣很簡(jiǎn)單,僅僅是加適量的水到燃料中。只不過,加注的技術(shù)很高明,需要用納米技術(shù)將水變?yōu)榧{米級(jí)的微小顆粒,均勻分布到燃料中,使其形成相對(duì)于傳統(tǒng)的乳液更加穩(wěn)定的混合物。這樣,混合燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后,其煙塵和氮氧化物排放量都會(huì)顯著減少。
縱觀與納米有關(guān)的各種展示,可以感覺到,在不斷支持納米科技研發(fā)的同時(shí),世界各國都在想方設(shè)法推動(dòng)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。雖然這方面美國和日本一直走在前面,但目標(biāo)最宏大的仍是計(jì)劃投入3180億盧布,力促納米產(chǎn)業(yè)成為其經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一的俄羅斯。當(dāng)然,有地利優(yōu)勢(shì)的歐洲也展示了其促進(jìn)納米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的成果:德國薩爾州大學(xué)帶來的一個(gè)包括近650個(gè)產(chǎn)品和服務(wù)的歐洲納米數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫不僅包含各種納米技術(shù)產(chǎn)品的詳細(xì)信息,還有其制造商、分銷商、顧問以及研究納米的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的重要信息。通過這個(gè)數(shù)據(jù)庫,歐洲的納米技術(shù)公司、產(chǎn)品和研究與投資者的距離可大大縮短,有利于更好地交流和產(chǎn)業(yè)合作。