1月8日，國家科學技術獎勵大會在北京召開，河北省共有10項科研成果獲得2017年度國家科學技術獎，涉及裝備制造、安全監測、輕工制造、能源開采等諸多領域。

 

　　高速運動剛柔相互作用系統、超細貝氏體鋼制造關鍵技術……公眾對這些高大上成果的求知好奇往往止步于此類晦澀的專業術語。這些斬獲國家大獎的河北科技創新成果，只能存在于艱深的論文中嗎？它們能給我們的生產生活帶來哪些變化？

 

　　讓高速行駛車輛

 

　　更穩定更舒適

 

　　如果無法理解“高速運動剛柔相互作用系統非線性建模與振動分析”的字面含義，那你不妨這樣來理解：車輛是剛體，道路是柔體，車輛在道路上行駛便是“剛柔相互作用”，而通過對高速行駛車輛建立相關模型并進行振動分析便是這一項目的內容。

 

　　由石家莊鐵道大學楊紹普團隊主持完成并獲得2017年度國家自然科學獎二等獎的此項目，旨在通過控制高速行駛車輛的振動程度，來提高車輛穩定性、安全性、舒適度，同時減少車輛行駛過程中對道路的損壞。研究過程中，研究團隊不斷攻克建模、分析和控制等機械動力學領域國際前沿科學難題，獲得了一批原創性成果。

 

　　該項目成果不僅為高速運動剛柔相互作用系統的振動分析和穩定性判別奠定了理論基礎，也為此類系統的安全運行和動力學性能提供了技術保障，而更重要的是，該理論也同樣適用于高鐵的運行。

 

　　讓鐵路轍叉

 

　　遠離突發脆斷

 

　　超細貝氏體鋼的應用領域廣泛，用其制作的軸承小到手表，大到宇宙飛船均可使用。但因工藝復雜和生產過程中溫度、時間的影響，即便是成分相同的超細貝氏體鋼也會出現迥然不同的性能。

 

　　此次燕山大學團隊主持完成的“超細貝氏體鋼制造關鍵技術及應用”獲得2017年度國家技術發明獎二等獎。該項目備受重視的原因在于研究了超細貝氏體鋼在鐵路和軸承制造方面的技術與應用，以及高端超高強度耐磨鋼板制造技術和應用。

 

　　轍叉是鐵路“拐彎”的關鍵構件，但普通貝氏體鋼轍叉壽命短且離散，偶有突發脆斷危險便威脅鐵路安全。此次項目中的重要應用之一，便是實現了超細貝氏體鋼轍叉的穩定長壽，極大提高了這一關鍵構件的安全性。

 

　　此外，該項目成果還大幅度提高了軸承的耐磨、抗疲勞以及抗沖擊性能，同時采用該項目成果制造的超高強度耐磨鋼板還因質量可靠被大量應用于港口設備、礦山機械等工程領域。

 

　　改造木材細胞

 

　　讓速生林成“優質實木”

 

　　既堅固耐用又較少排放甲醛，如果資金足夠充裕，實木家具或許是現代家居消費者在購買時的首選。然而廣闊市場和大量需求下，實木家具企業卻一直因原材料問題“愁眉不展”：在我國天然林已全面禁伐的背景下，國內人工林木材普遍難以達到制作實木家具所需防腐、耐磨等木材原料特殊性能。

 

　　經過多年聯合攻關，由河北愛美森木材加工有限公司聯合多家科研單位完成的“基于木材細胞修飾的材質改良與功能化關鍵技術”項目獲得2017年度國家科技進步獎二等獎。

 

　　針對人工速生林木材易燃、易變形、易腐朽等問題，項目團隊以細胞修飾功能化為著眼點，將由小分子活性藥劑和功能化助劑組成的處理液注入木材細胞中，通過加熱聚合和化學鍍等方式，改變細胞壁層分子結構和調控細胞微觀構造，賦予其阻燃、防腐防蟲和電磁屏蔽等新功能，從而實現木材宏觀物理力學性能顯著提升，將很大程度解決國內木材性能問題。

 

　　把電力輸送效率

 

　　從“綠皮車”提升到“高鐵”

 

　　為解決能源與電力負荷逆向分布問題，我國實施“西電東送”工程，然而面對動輒1000公里乃至2000公里以上的輸電距離，原有的±500kV直流輸電技術已無法滿足大容量、高效率、遠距離傳送需求。如何實現千里之外清潔能源安全高效低成本地輸送，成為現實中的一道難題。

 

　　獲得此次2017年度國家科技進步獎特等獎的“特高壓±800kV直流輸電工程”項目給出了答案，其對電力輸送效率的提升好比“綠皮車”提升至“高鐵”。這一保定天威保變電氣股份有限公司等多家單位研發的項目是目前世界上電壓等級高、輸送容量大、送電距離遠、技術水平先進的輸電技術，更是實施國家“西電東送”工程的核心技術，已在多條特高壓直流輸電工程中得到應用。

 

　　開發更多

 

　　清潔能源煤層氣

 

　　煤層氣是一種清潔型能源，其預測儲量豐富，但儲層透氣性差、地面抽采難度大。目前僅山西沁水盆地和內蒙古鄂爾多斯盆地通過地面建立瓦斯氣井抽采成功，且單井產氣量仍較小，地面抽采煤層氣井的建設規模也亟待工藝技術等方面的突破。

 

　　針對一系列瓶頸問題，中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司等參與的“煤層氣儲層開發地質動態評價關鍵技術與探測裝備”項目，取得了煤層氣有利建產區（甜點區）綜合評價、疊置煤層氣系統合采兼容性評價、煤儲層開發動態物理模擬等技術的原創性技術成果，并獲得2017年度國家科技進步獎二等獎。通過近年努力，科技人員創新的這些成果已在多地應用，相關區塊布井成功率、單井日均產氣量大幅度提高，開辟了煤層氣資源開發利用“新天地”。

 

　　從番茄醬皮渣中

 

　　提取“植物黃金”

 

　　如何從干癟番茄醬皮渣中提取富有保健價值“植物黃金”番茄紅素？晨光生物科技集團股份有限公司等參與開發的“番茄加工產業化關鍵技術創新與應用”項目用8年時間給出了答案，并因此獲得2017年度國家科技進步獎二等獎。

 

　　新疆是世界三大番茄生產基地之一，每年種植近百萬畝番茄。受制于技術因素，既有的番茄紅素只能從番茄醬中提取，不但產量低規模小，還大量浪費了富含豐富番茄紅素的番茄醬皮渣。

 

　　新成果中“干法提取”工藝的出現，不但讓番茄紅素工業化高效制備關鍵技術取得突破，更使番茄紅素這種純天然保健品可以飛入尋常百姓家。

 

　　給大橋高樓

 

　　“號脈”體檢

 

　　如何為工程結構“延年益壽”？早“發現”、早“治療”，結構健康監測是關鍵。然而長期以來，我國常規傳感監測技術卻存在諸多難以突破的難題：局部傳感太微觀，整體傳感又太宏觀……這使很多結構損傷，特別是早期病變無法實現精準診斷。

 

　　石家莊鐵道大學張浩教授參與并獲得2017年度國家技術發明獎二等獎的“土木工程結構區域分布光纖傳感與健康監測關鍵技術”項目給出了辦法，并創建了宏微觀結合、損傷覆蓋及多功能化結構區域分布監測評估新體系。

 

　　如同可根據人體某關鍵部位信息診斷人體是否發生早期病變一般，該技術可通過來自工程結構關鍵區域傳感探測裝置提供的結構區域分布傳感及監測，實現對結構的全面識別、損傷早期探測及性能評估與預測。在此基礎上，該項目團隊又開發建立了土木工程結構（群）健康監測與評估的理論體系及成套技術裝備，解決了大量實際工程難題。

 

　　模擬突水

 

　　守護礦井安全

 

　　在煤礦礦井開采過程中，地下水涌入進井巷的可能會隨開采深度增加而增加。雖然形成井礦突水這一煤礦生產具威脅災害的影響因素仍眾說紛紜，但對突水的有效檢測和防治已然成為難點。

 

　　由華北科技學院參與的“煤礦深部開采突水動力災害預測與防治關鍵技術”項目通過聯合攻關，取得了2017年度國家科技進步獎二等獎。該項目填補了礦井深部開采復雜環境下的突水災變模擬技術空白，搭建了包括環境模擬、智能檢測及新型采礦方法在內的礦井安全防護體系，實現了我國礦井水害防治技術整體更新換代。

 

　　把我國板樁碼頭結構

 

　　等級提升至20萬噸級

 

　　近年來，現代化港口的建設不斷向著大型化和深水化方向發展，碼頭的傳統板樁式結構面對新的深水化需求的挑戰。

 

　　由唐山港口實業集團有限公司等單位參與的“深水板樁碼頭新結構關鍵技術研究與應用”項目，獲得2017年度國家科技進步獎二等獎。該項目先后開發了“半遮簾式”“全遮簾式”“分離卸荷式”和“帶肋板的分離卸荷式”4種新結構，形成成套深水板樁碼頭施工技術，將我國板樁碼頭結構大等級從3.5萬噸級提升至20萬噸級。

 

　　礦井大型提升機

 

　　可無人化運行

 

　　礦井提升機是礦山生產的核心技術裝備，大功率、大載荷、自動化、智能化是礦井提升設備的發展方向。

 

　　開灤（集團）有限責任公司、冀中能源邯鄲礦業集團有限公司等參與完成的“礦山超大功率提升機全系列變頻智能控制技術與裝備”項目獲得2017年度國家科技進步獎二等獎。該項目攻克了重載平穩啟動、寬范圍精確調速、高精度定位、整流器無網側電動勢傳感器電網優化接入、低開關頻率整流器柔性啟動等核心技術，建立了基于物聯網的4M遠程故障預測診斷系統，實現了礦井大型提升機的智能化控制、提升機無人化運行和遠程監控。近三年來，其研究成果已成功覆蓋全國主要大型煤炭集團，為企業增加產值110億元。（記者張懷琛吳韜）