混凝土制造新工艺实现45%的CO2封存率等

混凝土制造新工艺实现45%的CO2封存率

科技日报7月1日报道，美国西北大学科学家开发出一种制造混凝土的新工艺，实现了高达45%的二氧化碳（CO2）封存效率。这意味着制造过程中注入的CO2有近一半被捕获和储存。这种工艺不仅能封存CO2，还能确保生产出的混凝土在强度和耐久性方面都不受影响。相关论文发表于最新一期《自然·通讯材料》杂志。

混凝土是世界上消耗量最大的材料之一。为制造最简单的混凝土，工人们需要将水、细骨料（如沙子）、粗骨料（如砾石）和水泥混合在一起，但制造过程中会产生大量CO2。水泥和混凝土行业排放的CO2占全球温室气体排放的8%。科学家正努力开发新技术，以减少水泥和混凝土生产过程中的CO2排放，并将其转化为“碳汇”产品。

目前，在制造混凝土的过程中，主要有两种封存CO2的方法：一是硬化混凝土碳化处理，即将固体混凝土块放置在腔室中，在高压下注入CO2气体；二是新烧混凝土碳化，即在生产混凝土时向水、水泥和骨料的混合物中注入CO2气体。

研究人员表示，这两种方法虽然能使一些注入的CO2与水泥发生反应，形成固体碳酸钙晶体，但CO2捕获效率低、能耗高。而且，这些方法产生的混凝土强度往往会被削弱，限制了其应用范围。

在最新研究中，研究人员采用了新烧混凝土碳化过程。但他们并未在混杂所有成分时注入CO2，而是首先将CO2气体注入与少量水泥粉混合的水中，再将得到的碳酸悬浮液与其他水泥和骨料混合，最终制造出了新型混凝土。这一过程不仅实现了45%的CO2封存率，混凝土的强度也能与普通混凝土相媲美。这种新方法可以重新利用混凝土制造过程中排放的部分CO2，且技术简单容易实施。

（2024年7月1日 刘霞 科技日报）

标准商用光纤

数据传输创纪录

科技日报7月1日报道，在一项最新研究中，由日本国家信息通信技术研究所（NICT）光子网络实验室领导的一个国际联合研究小组，构建了第一个覆盖标准光纤低损耗窗口所有传输频带的光传输系统，总体光传输带宽达到37.6太赫兹（THz）的破纪录水平，在标准商用光纤中实现了402太比特/秒（Tb/s）的数据传输速度新纪录。

互联网和数据服务的快速增长推动了人们对光传输带宽的需求。为满足这一需求，多波段波分复用（WDM）技术已成为热门研究课题，该技术使用新的光谱段来增加光纤传输带宽，可提供额外传输容量，减少与新光纤部署相关的资本支出。但在离标准二氧化硅光纤最低损耗区域较远的地方，就需要超出标准掺铒光纤放大器之外的新放大方案。

科学家此前已经用掺铊光纤放大器、半导体光放大器，以及分布式和离散拉曼放大器解决方案，探索了S/C/L波段传输。这些设备利用近20 THz带宽，实现了256 Tb/s的数据传输速度。也有科研团队演示了将掺铋光纤放大器用于O波段，并将集总拉曼放大器用于U波段通道，获得的传输速度为119 Tb/s，累积带宽为25 THz。

在最新研究中，NICT构建了世界上首个能够在商用标准光纤中进行密集波分复用传输（DWDM）的O到U波段传输系统，以覆盖标准光纤低损耗窗口中的所有主要传输频带。该光纤包括6种掺杂光纤放大器。宽带DWDM信号高达1 505个信道，覆盖37.6 THz，跨越O、E、S、C、L和U波段。

结果显示，50公里传输后，数据速率为402 Tb/s，比之前的单模光纤最高数据传输速率高25%以上，总传输带宽也比之前增加了35%。

研究团队指出，新系统内的各种光学增益均衡器也能接入目前未使用的新波段，有望进一步提高光传输基础设施的通信能力。他们还计划继续扩大这种超高容量系统的传输范围。

（2024年7月1日 刘霞 科技日报）

科学家成功解码“材料基因组”

科技日报7月7日报道，在最新一期《自然·材料》杂志上的一篇论文中，澳大利亚悉尼大学团队报告了一种解码“材料基因组”的新方法。该方法能检测晶体材料原子级结构的微小变化，提高了人们理解材料特性和行为基本起源的能力。

这一突破对于开发创新材料至关重要，将推动人们开发用于航空航天业的更坚固且更轻的合金、用于电子设备的新一代半导体以及用于电动机的改进磁铁。

该研究利用原子探针断层扫描（APT）技术来解开短程阶（SRO）的复杂性。SRO工艺是了解局部原子环境的关键。SRO经常被比作“材料基因组”，即晶体内原子的排列或构型。其重要性在于不同的局部原子排列会影响材料的电子、磁性、力学、光学和其他特性，这些特性对之后产品的安全性和功能性有极大影响。

此次研究的重点是钴-铬-镍高熵合金，这类合金在高级工程应用中非常有前途。团队利用复杂的APT成像数据，并结合先进的数据科学技术，实现了以3D形式可视化原子，从而观察和测量SRO，并比较在不同加工条件下合金的变化。

该研究为SRO如何控制关键材料特性研究提供了模板，也为科学家提供了一双新“眼睛”，从而可以看到原子级架构的微小变化，是如何导致材料性能的巨大飞跃的。

至关重要的是，SRO提供了详细的原子级蓝图，增强了人们对材料行为的计算模拟、建模和最终预测的能力。

（2024年7月8日 张梦然 科技日报）

首个海上超深大位移井

项目投产

人民日报2024年7月1日报道，由中国自主开发的首个海上超深大位移井项目——恩平21-4油田在珠江口盆地全面投产，日产轻质原油可达740吨。

恩平21-4油田位于深圳西南方约200公里的海域，平均水深约89米，属于小型砂岩边际油田。中国海油进行技术和管理模式创新，依托8公里外的恩平20-5无人平台，实施2口超深大位移井，经济高效地开发油气资源。其中最大井深达到9 508米，创造了中国海上最深钻井纪录。

据了解，大位移井的轨迹并非垂直向下，而是在到达一定深度后逐渐“拐弯”，“横向”钻进至指定油区。恩平21-4油田超深大位移井水垂比达4.43，相当于每下一个1米的台阶，就要往前迈出近4.5米的大跨步，钻具几乎以“横躺”的姿态穿行8 000多米，技术难度和作业风险极高。

中国南海东部海域含油气边际构造上百个，油气储量丰富。大位移井技术是有效开发动用海上边际油田储量的利器，采用大位移井技术可节省40%左右的投资费用，这使得一些油田重新具备了开采的价值，该技术可扩增南海东部边际油田储量超5 000万吨。

（2024年7月1日 李婕 人民日报）

全球首列商用碳纤维地铁列车

问世

科技日报2024年6月26日报道，全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0 碳星快轨”，在青岛正式发布。该车较传统地铁车辆减重11%，将引领地铁列车实现全新绿色升级。

该车由中车青岛四方机车车辆股份有限公司（以下简称“中车四方股份公司”）联合青岛地铁集团研制。目前，列车已完成厂内型式试验，按照计划，年内将在青岛地铁1号线投入载客示范运营。

中车四方股份公司碳纤维地铁列车主任设计师刘金柱介绍，该车的车体、转向架构架等主承载结构采用碳纤维复合材料制造，具有更轻更节能、强度更高、环境适应力更强、全寿命周期运维成本更低等技术优势。与传统金属材料的地铁车辆相比，碳纤维地铁车辆的车体减重25%、转向架构架减重50%、整车减重约11%，运行能耗降低7%，每列车每年可减少二氧化碳排放约130吨，相当于植树造林101亩。

“我们实现了碳纤维复合材料的选择、设计、制造、仿真、试验全流程、全链条自主化，系统解决了电磁兼容、隔声、隔热等问题，构建了基于碳纤维复材的轨道车辆系统解决方案，有效降低了列车运营能耗，减少轮轨磨耗。”刘金柱说。

此外，中车四方股份公司通过应用数字孪生技术，打造了碳纤维列车SmartCare智能运维平台，实现了整车安全、结构健康及运用性能的自检测与自诊断。该车全寿命周期检修成本降低了22%。

中车四方股份公司技术中心高级主任设计师吕晓俊介绍，车辆的轻量化是实现轨道车辆绿色化、低碳化的关键技术。碳纤维具有轻质、高强度、抗疲劳、耐腐蚀等优点，其强度是钢铁的5倍以上，但重量不到钢铁的1/4，是轨道车辆轻量化的绝佳材料。

“商用碳纤维地铁列车的问世，标志着车辆主承载结构从金属材料向碳纤维复合材料的革新性转变。”吕晓俊认为，这一跨越不仅突破了传统金属材料结构在减重方面的瓶颈，更引领了我国地铁列车轻量化技术迈向全新高度，对推动城市轨道交通的绿色转型、助力行业实现“双碳”目标具有重要意义。

（2024年6月26日 宋迎迎 科技日报）

世界最大等级FB2中压转子

锻件研制成功

人民日报7月9日报道，由国机重装研制的国产化首件世界最大等级FB2中压转子成功发运，标志着我国成功攻克百万千瓦级超超临界机组FB2中压转子锻件全流程关键核心技术，成功实现了FB2材料全系列转子锻件进口替代，为保障国家能源装备产业链供应链安全提供了硬核支撑。

据介绍，此次交付的FB2中压转子为当今商运最高温度等级1 000兆瓦超超临界机组的关键核心部件，重达50余吨，直径超1 200毫米，是目前世界上重量最重、直径最大的马氏体耐热钢转子锻件之一，将用于1 000兆瓦620摄氏度超超临界二次再热机组，进一步加速推进了FB2转子国产化工程应用，具有重大现实意义和深远影响。

（2024年7月9日 李心萍 人民日报）

我国首款液氢燃电整车发布

科技日报7月5日报道，中国一汽与青岛市政府战略合作签约暨一汽解放（青岛）商用车开发院揭牌仪式近日在青岛市崂山区举行。活动发布了我国首款液氢燃电整车——解放蓝途“星熠”液氢燃电牵引车。

解放蓝途“星熠”液氢燃电牵引车由液氢燃烧驱动发电，搭载国内领先的百公斤级车载液氢系统，续航里程突破1 200公里。整车实现了高效能量管理、燃电余热利用和液氢冷量回收利用等关键技术，百公里氢耗可低至8公斤。该车采用高强钢车架、轻量化铝悬架等技术方案，整车自重9.4吨，为全行业最轻。

一汽解放汽车有限公司党委委员、副总经理季一志介绍，这款液氢燃电牵引车主要应用于干线运输物流场景。他们针对当前新能源续航里程短的痛点，汇聚行业优质资源，自主打造全新底盘平台。该车具有最大功率、最低氢耗、最长续航、最轻自重、最高安全、最优适应性等六大优势。

着眼于山东、山西、内蒙古、四川等富氢省（区市），聚焦副产氢产量大的煤厂、钢厂等中短途运输场景，一汽解放还研发推出解放蓝途“星熠”氢气发动机牵引车。它是国内第一款可以真正投入市场运营的氢气发动机整车，配置了自主研发的国际一流15升氢气发动机，具有高适应、高动力、高可靠、低成本、低排放等五大优势。目前该产品已完成整车性能标定和可靠性试验，8月底将投放市场试运营。

（2024年7月5日 宋迎迎 杨仑 科技日报）