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“上海智慧”解决众多科学难题

日期:2018/1/10 作者: 王煜 阅读 ( 671 )【 来源 : 新民周刊 】
阅读提示:在国家科技奖中,“上海智慧”凸显在各个方面,解决了众多科学难题。上海注重服务国家发展全局,并以此作为科技创新中心建设的立足点和出发点。坚持聚焦重点,有所为有所不为,瞄准世界科技前沿和顶尖水平,选准关系上海全局和长远发展的战略必争之地,立足自身有基础、有优势、能突破的领域,支持企业、科研院所和高校等通过各种途径获得若干重要产业领域的关键核心技术,实现科技创新的跨越式发展。
记者|陈 冰
 
上天入地
 
  中国科学院上海硅酸盐研究所董绍明研究员领衔的“大型高稳定轻量化C/SiC整体结构成套制备技术及空间遥感应用”项目荣获了国家技术发明二等奖。
  1957年第一颗人造地球卫星的发射,标志着人类进入了太空时代,人类开始从一个全新的视角认识我们生存的星球。遥感技术经历了60年代的奠基、70年代的发展、80年代的巩固、90年代的大发展,目前已为世人所瞩目,广泛用于测绘、气象、国土资源勘察、灾害监测与环境保护、国防、能源、交通、工程等诸多领域。进入21世纪以来,一系列新思想、新概念、新方法、新工艺正在酝酿和形成,世界各国竞相研究、开发和发射高分辨率空间遥感卫星。
  美国空间遥感技术的发展代表着世界领先水平, 2001年10月18日美国Digital Globe公司发射的快鸟(Quick Bird )高分辨率商业遥感卫星,分辨率为0.61米,而美国分辨率最高的间谍卫星能看到地面上一张报纸的大字标题,其分辨率在0.1米左右。与发达国家相比,我国空间遥感技术存在大约20年的差距。十一五以来,我国将“高分专项”正式入列《国家中长期科学与技术发展规划纲要》,2010年5月经国务院常务会议审议批准,高分专项全面启动实施,我国大力发展高分辨空间遥感技术,高分辨率卫星的研制迫在眉睫。
  要提高卫星的分辨率,大口径、长焦距、轻型空间相机是关键,需要相机的核心部件——光学支撑结构大、轻,还要高稳定,也就是在承受振动和温度波动时,米级光学支撑结构的尺寸变化要稳定在几个微米以内,即头发丝直径的十分之一左右。换言之,就是尺寸几乎不能变化,因此对支撑结构材料提出了非常高的要求,必须具备轻质、高刚度和低热膨胀的特征,特殊条件下还须具有高的导热能力实现系统快速热疏导,降低热应力。
  纤维增强碳化硅基复合材料具有类似钢筋混凝土的结构特点,以纤维为骨架,碳化硅陶瓷为基体。这种材料密度低(仅为殷钢的四分之一)、比刚度高、具有类似金属的非脆性断裂特征和良好的抗辐射能力、而且力学和热学性能的可设计性强,随着国际上高分辨空间遥感技术的持续发展,纤维增强碳化硅基复合材料作为空间相机支撑结构受到高度关注。
  董绍明早在2005年前后就意识到纤维增强陶瓷基复合材料在空间遥感系统中的应用潜力,因而布局了相应研究方向——针对我国高分辨空间遥感技术对空间相机支撑结构的苛刻要求,开展了大型高稳定轻量化碳/碳化硅整体支撑结构的研究。
  通过不懈努力,终于在碳化硅基复合材料支撑结构关键技术和工程化应用方面取得多项重大创新和突破,显著提高了碳化硅基复合材料相机支撑结构的弹性模量、抗弯强度、热导率等性能,满足了空间相机支撑结构的大型化、一体化、高稳定化、轻量化制备。
  目前,应用碳化硅基复合材料镜筒的高分二号、高景一号 01 和02 星卫星已成功服役。相对于轻量化殷钢镜筒,碳化硅基复合材料镜筒实现了减重50%,助力相机结构稳定性提高1倍,成像响应时间缩短1 倍的优异效果,力助我国卫星成像分辨率首次达到亚米级。如今,碳化硅基复合材料已发展成为我国高分辨遥感空间相机支撑结构最重要的候选材料之一。
  
核心技术
   
  在信息技术领域,上海交通大学谷大武教授领衔的“密码芯片系统的攻防关键技术研究及应用”项目荣获国家科技进步二等奖。这个项目解决了密码芯片系统攻防的核心关键技术问题。研制成功了领先的检测工具平台,已销售和服务于国家商密检测中心、复旦微电子、华为等20家检测机构和芯片设计企业;设计实现抗数学攻击和抗物理攻击的密码芯片,7款密码芯片近三年累计出货1.625亿颗。支撑了国家安全部门和科研机构的重要任务。
  上海交通大学郁文贤教授领衔的“高精度高可靠定位导航技术与应用”项目也荣获了国家科技进步二等奖。这个项目围绕国家战略需求和战略新兴产业发展迫切需要,集中解决了北斗导航与位置服务中的一系列产业发展瓶颈技术问题,支撑了上海导航产业以30%复合增长率快速发展,提升了我国在该领域的产业技术竞争力和影响力,引领了我国北斗导航产业技术的进步和产业集聚发展,产生了重大的经济和社会效益。
  在新材料领域,中国科学院上海光学精密机械研究所胡丽丽研究员领衔的“大尺寸高性能磷酸盐激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”项目荣获国家技术发明二等奖。这个项目独立自主攻克了国际上公认难度极高的大尺寸高性能磷酸盐激光钕玻璃批量制造系列关键工艺技术难题,发明了大尺寸磷酸盐激光钕玻璃的连续熔炼、包边及检测等技术,在国内首次建成磷酸盐激光钕玻璃批量制造线并成功实现批量制造,有力支撑了国家激光聚变科技重大专项。
  在新能源领域,中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强研究员领衔的“面向太阳能利用的高性能光电材料和器件的结构设计与性能调控”项目则荣获了2017年度国家自然科学二等奖。
  太阳能发电作为一种绿色能源利用技术,是解决目前能源与环境问题的重要途径。高效的太阳能发电需要高性能光电材料与器件,然而光电材料中存在多组相互制约、难以协调的物理因素。黄富强研究团队聚焦高性能光电材料和器件的结构设计与性能调控,提出了多物理量协同的“结构功能区”的概念,为高性能光电新材料的设计提供指导原则,由此发现了系列高性能光电转换新材料;提出的堆积因子模型被150多个光电材料验证,被同行称为“普适模型”,并成功应用于热电、超导、光催化等多种材料的设计。
    与此同时,团队还设计了具有宽太阳光谱吸收和载流子高效迁移的新型复合结构,项目中发现的黑色氧化钛和高效半导体复合结构为太阳能利用提供可持续发展的新策略。团队发明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的低成本制备新方法,能够大幅度降低薄膜太阳能电池的制造成本,为光伏行业的发展提供了一项具有竞争力的新技术。该技术已经转移给企业进行产业化应用,建成了铜铟镓硒太阳能电池中试生产线,太阳能电池组实现屋顶并网发电顺利运行多年。
  
民生保障
   
  保障和改善民生,是政府工作的出发点和落脚点。在2017年的获奖项目中,公众普遍关注的医疗卫生、工程建设等方面涌现了大量优秀成果。这些成果拥有自主知识产权,对保障百姓身体健康、便捷百姓生活、促进城市和谐发展等方面做出了重要贡献。
  中国科学院上海药物研究所杨玉社研究员领衔的“国家1.1类新药盐酸安妥沙星”项目荣获国家技术发明二等奖。
  氟喹诺酮(沙星类)是我国抗菌药物三大主力品种之一,对保障我国人民身体健康发挥着重要作用。虽然我国早在1967年就仿制了第一代喹诺酮药物萘啶酸,但在长达40多年的时间里,该领域创新化学药物一直是空白。中国科学院上海药物研究所的科学家杨玉社、嵇汝运团队从1993年开始潜心研究氟喹诺酮类抗菌药物的合成方法学、构效关系、构代关系、构毒性关系、成药性等,并在此基础上通过合理药物设计,采用结构优化的策略,设计合成了5类62个新化合物,历时16年最终于2009年成功上市了我国第一个具有新颖化学结构(NCE)和自主知识产权的氟喹诺酮类抗菌新药——盐酸安妥沙星。这是自1993年我国实施药品专利法以来,我国科学家创制的第一个创新药物,对推动我国医药工业从仿制到创新的历史性转变做出了积极贡献。
  与同类药物相比,盐酸安妥沙星无论疗效还是安全性均优势突出。一是几乎没有光毒性,而光毒性是氟喹诺酮类抗菌药物的主要副作用之一;二是心脏安全性大幅改善。三是药代性能十分优秀。和国外同类药物相比,该品具有最长的半衰期和最高的口服生物利用度,是真正意义上的长效氟喹诺酮类药物。四是临床治疗各种急性细菌感染性疾病,疗效优异,安全性好。药品目前已经进入北京、重庆、福建等22个省市自治区的150多家医院和医疗机构使用,使100余万人次受益。
  在生命健康领域,上海还有一系列团队成果获国家科技进步二等奖。
  上海微创医疗器械(集团)有限公司常兆华教授领衔的“大血管覆膜支架系列产品关键技术开发及大规模产业化”成功突破超薄覆膜材料的制造和应用瓶颈制约,使我国成为继美国之后世界上第二个能够自主生产覆膜支架核心材料的国家;形成了一系列性能达到国际先进水平的国产大血管覆膜支架产品,成功实现了产业化;采用国际首创的术中支架系统,成为国内外治疗累及升主动脉夹层的标准术式。产品推广至全国30个省市,15年国产市场占有率第一,已救治危重患者达50000余人。
  上海交通大学医学院附属瑞金医院王卫庆教授领衔的“内分泌肿瘤发病机制新发现与临床诊治技术的建立和应用”紧扣临床需求,经筛选优化系统性建立针对各种内分泌肿瘤的34项临床诊断新技术,实现精准激素分泌能力评估与肿瘤定位;创建4种治疗新方法,制定专家共识并改写国际指南,极大提高了我国内分泌肿瘤的诊治水平与国际影响力。
  复旦大学附属华山医院毛颖教授领衔的“外科术式改变脑血流的基础与临床创新”项目,围绕具有高致残率和病死率的两大脑血管疾病——难治性脑动脉瘤和烟雾病,在国际上率先开展了个体化设计的脑血管重建手术,不断革新该技术并解决了一系列临床问题,变“难治”性颅内动脉瘤为“可治”,显著提高烟雾病的手术疗效和安全性,在国际上产生了重要影响。
 
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