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科技强国谱写创新篇章
2018年2期 发行日期:2018-01-15
作者:■ 本刊记者 魏坤

    编者按:党的十八大以来,我国科技发展突飞猛进,科技成果呈现井喷态势,近几年来,国家科学技术奖获奖项目质量越来越高,影响力越来越大,涌现出来的部分科技成果具备全球领跑实力,科技奖励的公信力和权威性得到进一步彰显。1月8日,2017年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。本刊特梳理了获得此次国家科学技术奖的石油、化学化工类项目,以飨读者。

    中共中央政治局常委、国务院总理李克强指出,党的十八大以来,在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,我国科技事业取得长足进步,为推动经济社会发展取得历史性成就、发生历史性变革作出了重要贡献。当前,我国发展站在新的历史起点上,推动经济高质量发展,满足人民日益增长的美好生活需要,必须按照党的十九大部署,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入实施创新驱动发展战略,凝聚起更为强大、更为持久的科技创新力量。
    2017年度国家科技奖共评选出271个获奖项目,其中通用类项目213项。在通用类获奖项目中,有47项石油、化学和化工类项目获奖,涵盖了从保障国家能源和重要原材料供应的油气、新材料领域,到致力于改善民生、构建环境友好型产业的环保治理和节能减排领域,彰显了行业在科技创新上的雄厚实力。


自然科学一等奖
   
    由香港科技大学唐本忠等完成的聚集诱导发光获得本次自然科学一等奖。光在人类生活和文明进程中不可或缺。人们在对光孜孜不倦的研究中提出了改变人们思想的新概念和理论,并由此产生了改变世界面貌的新材料和器件。近代光学研究的重大进展多与发光材料有关。然而传统有机发光材料的设计与应用面临“聚集导致发光猝灭(ACQ)”这一教科书常识的制约。该项目在建立与ACQ截然相反的“聚集诱导发光(AIE)”概念的基础上,顺应分子聚集这一自然过程,在AIE结构设计、机制探究和应用开发等方面取得了系统、原创和引领性成果,根据分子内旋转受限(RIR)机制,开发了基于四苯乙烯(TPE)的新AIE体系,促进了AIE研究的蓬勃发展,TPE也因此成为一个我国科学家打造的“品牌分子”;开拓了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系,发展了不含芳香环的非共轭AIE体系;完善了AIE的RIR工作机制,提出了将发光分子从ACQ转变为AIE的设计策略;开发了AIE材料在光电、传感和生物等领域的技术应用,实现了传统ACQ材料难以实现的新功能。

  
自然科学二等奖
 
    低维碳材料的拉曼光谱学研究、若干有机化合物结构性质关系及反应规律性、芳香化合物立体及对映选择性直接转化新策略、卤代持久性有机污染物环境污染特征与物化控制原理、高质量石墨烯材料的制备与应用基础研究等10个项目获得自然科学二等奖。
    其中,由中国科学院推荐的高质量石墨烯材料的制备与应用基础研究项目,深入系统地开展了化学气相沉积(CVD)法和化学氧化剥离法制备高质量石墨烯材料及其在储能、光电和复合材料领域应用的基础研究,取得了多项原创性成果:提出了以多孔金属为生长基体的模板导向CVD方法,制备出高导电、柔性的石墨烯三维网络结构材料,并研制出基于该材料的高性能弹性导体和轻质高效的柔性电磁屏蔽材料,拓展了石墨烯的物性和应用。揭示了石墨烯边界依赖的生长动力学,率先制备出毫米级高质量单晶石墨烯,发明了普适的电化学气体鼓泡无损转移方法,为石墨烯在光/电子器件中的应用奠定了基础。结合石墨烯和高容量金属氧化物的结构性能特点,提出将两者复合的思路,制备出锂离子电池和超级电容器用高性能石墨烯锚固金属氧化物纳米颗粒复合电极材料,发现并阐明了两者之间的协同储能效应。提出了氢电弧快速加热膨胀解理与还原方法和高效、无损的氢碘酸还原方法,显著提高了还原氧化石墨烯材料的导电性,为石墨烯的规模制备和应用研究奠定了基础,极大推动了石墨烯材料的制备科学和应用技术的发展。
    全球太阳能光催化制氢技术的光氢能量转化效率迄今远低于5%,美国DOE的工业化指标是5%~10%。因此,利用太阳能高效低成本规模制氢既是国际科学前沿,又符合我国能源安全和可持续发展的重大需求。由西安交通大学完成的太阳能光催化制氢的多相流能质传输集储与转化理论及方法在国家自然科学基金、973、863等计划、陕西省科技创新工程重大科技专项等项目资助下,针对太阳能光催化制氢技术的高效、低成本、规模化世界性难题,通过深入研究从太阳光到氢能整个传输转化全过程的多相流体系内反应体系-相界面-催化剂颗粒三个层面及其之间的能质流动、传输、转化及互匹配机制,创建了太阳能光催化制氢的多相流能质传输集储与转化理论,提出了大幅提高光氢转化效率的新理论新方法,研制出首套低成本直接太阳能聚光催化连续制氢装置并中试成功,光氢能量转化效率达6.6%,为国际同期最高值,使产业化发展成为可能。该成果促进了多相流科学与光催化化学、光催化材料学等的交叉融合,使多相流科学得到拓展与深化,在国际上产生广泛的学术影响。


技术发明一等奖
 
    由浙江省推荐的燃煤机组超低排放关键技术研发及应用项目和教育部推荐的高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备项目分别获得技术发明一等奖。
    高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备项目通过长期系统研究,首次建立虑及法向、切向约束和复材温变特性的切削理论模型,发明了两种切削机理实验方法及装置,揭示了复材去除机理和损伤形成机制,实现了切削理论源头创新。系列原创性成果将我国碳纤维复材构件加工技术水平推进到国际前沿。成果获发明专利27件,已应用于航天一院、三院、中航工业和商飞,突破了新型战略武器舱段、反导武器锥筒、直升机旋翼、歼击机调节板、大型客机机身筒段、高铁车身等关键复材构件加工瓶颈,实现从无法加工、手工低质加工到高质数字化加工跨越,对多种新一代重点型号研制和批产起到重要支撑作用。

  
技术发明二等奖
   
    获得该类奖项的分别有深层油气藏靶向暂堵高导流多缝改造增产技术与应用、海相碳酸盐岩缝洞型油藏精细描述、数值模拟及高效注水开发技术、基于高能效纳晶薄膜电极的工业废水电催化深度处理技术及应用功能性吸附微界面构造及深度净水技术、复合离子液体碳四烷基化新技术等11个项目。
    其中,复合离子液体碳四烷基化新技术发明了一种新型复合离子液体,替代传统的氢氟酸/浓硫酸作为催化剂,成功开发出一项全新的绿色、安全、环保的碳四烷基化技术。其核心创新为:研制发明了高活性和选择性的复合离子液体催化剂;复合离子液体碳四烷基化新工艺;新型烷基化反应器、旋液分离器等专用设备。并建成世界首套10万吨复合离子液体碳四烷基化工业装置。三年长周期运行结果表明:烯烃转化率100%,烷基化油辛烷值RON稳定在95以上,最高可达98.5,吨烷基化油的催化剂当量消耗3公斤,能耗135kg EO。装置运行安全稳定,技术成熟可靠,总体技术处于国际领先水平,具有广阔的应用前景和推广价值。该技术克服了浓硫酸与氢氟酸烷基化工艺存在严重设备腐蚀及潜在环境污染与人身危害等问题,更加安全环保,为商品汽油的清洁化和全面质量升级,尤其是已颁布的国VI标准汽油的生产,提供了一种崭新的解决方案。该技术打破了国际石油公司清洁油品生产的技术垄断,具有良好的环境、社会和经济效益。


科技进步一等奖
 
    涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发、煤制油品/烯烃大型现代煤化工成套技术开发及应用以及600MW超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范等6个项目获得此次科技进步一等奖的殊荣。
    其中,涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发项目通过理论、技术创新和关键装备研制,发现并成功开发了我国首个也是目前最大的页岩气田——涪陵页岩气田,使我国成为北美之外第一个实现规模化开发页岩气的国家,走出了中国页岩气自主创新发展之路。涪陵页岩气田已建成国家级页岩气示范区,目前已建成产能74.64亿立方米,累计产气123.26亿立方米,经济和社会效益显著。气田的高效勘探开发,为我国页岩气大规模勘探开发奠定了理论和技术基础,对保障国家能源安全具有重要意义。
    此外,高效甲醇制烯烃全流程技术项目荣获科技进步一等奖,该项目的成功意味着我国发展煤制烯烃可减少对石油资源的高度依赖,具有重大战略意义。该项目率先创制了扩散性能优异的纳米片晶多级孔SAPO-34分子筛,开发了高效流化床MTO催化剂,选择性>81%,比同类技术损耗降低28%;首次开发了MTO大型快速流化床反应器技术,与湍流床工艺相比,时空收率提高2倍以上,反应器直径减小1/3;首创了前脱乙烷-碳四烃吸收的高效分离新工艺,烯烃回收率达到99.98%以上,解决了从实验室到大型化的高效反应与分离关键科学与工程技术问题。通过上述原创及重大技术突破,全流程S-MTO技术各项指标明显优于国内外同类技术,实现了国际领先。

  
科技进步二等奖
     
    获得科技进步二等奖的项目有三元复合驱大幅度提高原油采收率技术及工业化应用、高性能纤维纸基功能材料制备共性关键技术及应用、工业排放烟气用聚四氟乙烯基过滤材料关键技术及产业化等17项石油、化学和化工类项目。
  
    进入新时代,构建既符合科技发展规律又适应我国国情的中国特色科技奖励体系踏上了新征程、谱写出新篇章,必将进一步增强科技人员的荣誉感、责任感和使命感,激发创新内生动力。


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