水下推进器

近日，由中国科学院深海科学与工程研究所主持的中科院A类先导项专项研发的深海底多功能移动作业系统在我国南海进行了海上试验。中国科学院宁波材料技术与工程研究所精密驱动与智能机器人团队参与了该项目，并提供了2套水下矢量推进器，实现了深海底爬行式多功能移动作业平台的入水出水定向、海水中调姿和海底爬行辅助推进等多项功能，顺利完成预定的各项任务和考核指标。 　　深海底爬行式多功能移动作业系统设计最大工作水深4500米，可在深海底实现爬行作业，属于有缆深海作业装置。该装置由光电缆提供电源动力和长距离通信，然而在作业装置的下放和回收过程中易由于海流和浪涌影响而产生不可控的旋转，不仅有损坏光电缆的风险，而且可能导致作业装置无法回收等严重问题。因此需要调姿系统时刻保持作业装置的准确航向，避免其翻转、倾覆。 　　为保证深海底多功能作业系统在布放与回收时的姿态控制，宁波材料所精密驱动与智能机器人团队将推进和姿态调整功能集成到一个系统，研制了基于对转双转子电机的水下矢量推进器。该推进器使用永磁同步双转子电机直接驱动对转螺旋桨，可解决传统推进装置重量大、效率低、噪声大、易侧翻或侧滚等问题，提高了水下作业装置的平稳性；矢量调姿系统采用三自由度并联机构和直线驱动系统改变推进方向，可显著增强水下作业装置的调姿灵活性和机动性。 　　该团队成功研发了深海电动推杆、新型矢量调节机构、对转双转子直驱电机及基于碳化硅的高效率电机控制器等功能部件，攻克了深海环境下并联机构及推进器的耐压、防腐、密封等技术难题，完全实现了推进器的国产化。研制的矢量推进器额定功率3kW，额定输出推力800N，电机效率达到82%以上；推进器的矢量姿态调节角度最大达到±30°，通过调节左右2套推进器的推力，可实现水下作业装置的定向精度优于0.1°。与传统的单桨推进器相比，该矢量推进器具有效率高、推力大、可调姿、噪音低等优点，可广泛应用于水下潜航器、作业装置等的推进和调姿。 　　此次海试由探索二号试验船担任母船，宁波材料所精密驱动与智能机器人团队2名科研人员参航。水下矢量推进器搭载于深海底爬行式多功能作业系统，完成了一系列功能与性能验证测试，达到了4500米级深海装备标准，通过了现场海试专家组的考核，圆满完成了试验任务。

S-ROV水下机器人观测平台是法国TMI-Orion公司研发的一款智能型水下机器人平台，标配4个垂直推进器和4个水平推进器，在水下可实现精确的3D移动控制。S-ROV具有超强的搭载能力，可同时搭载7个附加功能模块，适用几乎所有类型的传感器。传感器接口为即插即用模式，可快速连接。S-ROV有效负荷3.5kg，最大工作深度305米，可应用于水下作业、视频观测、水质监测等领域。l S-ROV可以对珊瑚礁、人工礁石、礁石、海底等水下物体进行视频观测，为海洋生态环境评估提供视频影像资料l 水产养殖监控，可对各种网箱养殖进行视频监控，观察生物体的生长、进食、饵料剩余等情况l 水质监测，目标海域水环境剖面监测l 河流湖泊水底地质状况影像观测及水质监测l 沉船打捞搜救，水上安防抢险，飞机火箭等残骸的水下搜索打捞l 大坝、水库闸门以及水电站冷凝池、涵洞等重点水下建筑部位的安全巡查l 海底管线铺设、海底输油管道检查、海上风电业务、海上钻油平台等海底工程验收创新点：S-ROV是一款小型高精度水下机器人，其最大的创新是配有8个推进器，可以实现前后、上下、左右等多个方向的行进。 S-ROV水下机器人

记者：熊海剑 摘自《中国质量报》 9月27日,北京市环保局公布了新修订的《车用柴油北京市地方标准》及《车用汽油北京市地方标准》。从2008年1月1日起，北京市将实施欧Ⅳ燃油标准。届时，北京所有的加油站都必须提供符合新环保标准的汽油和柴油。环保是本世纪全世界人类共同的话题，汽车似乎已成为城市污染的“原罪”。人们无法阻挡汽车给予速度的诱惑，但人们不愿意接受伴随速度而来的污染。 在一汽丰田、广州丰田生产线上，人们看到一些人带着特殊的仪器对生产材料进行测试，据称，这些工作人员是来自日本岛津制作所，他们正在用岛津生产的设备对丰田在中国的合资企业所生产的驾驶室内材料的环保指标进行测试，他们引起了笔者的兴趣。 高科技产品彰显环保理念 今年年初，当我国南方大多数电子电气企业还在为面对世界最严格的欧盟RoHS指令而感觉如履薄冰时，日本岛津公司的EDX产品早在1998年就诞生了，起初，虽然EDX并不专用于电子电气行业，但在2002年与索尼公司就有关电子电气行业有害物质的分析进行了成功合作后，以基于EDX的“快速定量筛选仪器”为中心的分析方法逐渐被广大日资、台资、韩资、港资和中国本土的电子电气企业接受和认可。 “其实是电子电气行业选择了EDX。” 在参加岛津媒体沙龙活动中的岛津国际贸易（上海）有限公司大型分析仪器部市场部副经理于晓林说，电子电气行业是个竞争激烈的行业，利润也很薄，所以对于电子电气企业来说，时间成本非常宝贵。如果样品超标的检测需要的时间较长，无疑会延误工厂的生产，造成经济损失。因此，电子电气企业都希望寻找到一种简便、非破坏性且快速的检测工具。EDX快速分析、成本极低的特点，正适应了电子电气企业的这种需求。” 对供货给欧盟的电子电气企业来讲，产品质量就是企业出口的生命线。一条生产线产品有害物质超标，公司付出的代价可能就是倒闭。在出口“技术壁垒”越来越高的今天，精确的分析仪器变得越来越不可或缺。基于这些，岛津公司不断对EDX进行更新换代，新推出的第四代EDX-720产品采用新型滤光片，配置高灵敏度的检测器和高计数率数字电路，分析灵敏度比以往机型提高了两倍。同时EDX-720还增加了分析时间自动缩短功能，以及通过自动识别样品种类切换工作曲线的功能，使得操作更方便，进一步提高了筛选分析的效率。除了欧盟RoHS指令，EDX-720还可以用于中国《电子信息产品污染防治管理办法》（中国版RoHS）以及汽车行业ELV指令的检测。 迄今为止，岛津售出的1000多台EDX产品，已有350多台在中国国内使用，占国内同类进口仪器数量的70%以上。而作为世界上著名的分析仪器制造商，同时又是最早涉足RoHS领域的仪器厂商，岛津公司高性能的分析仪器更是得到了全世界用户的广泛认可。SGS、CTI、北京谱尼理化检测中心、TUV、广东省电子电器产品监督检验所、浙江省商检、无锡商检、宁波质检、山东（青岛）质检等主要检测机构，全球主要电子电气厂商如索尼、佳能、理光、先锋、松下、三菱、三洋、NEC、ALPS等，韩资企业三星、LG等，台资企业华硕、明基、富士康、达丰（广达集团）、仁宝资讯、正泰，国内企业夏新、美的、美菱、格力、海尔、海信等均是岛津EDX公司的用户，同时还有上述企业数以百计的零配件供应商也都在使用岛津制作所的分析仪器。 百年历史只为向社会作贡献 从1875年第一代创始人岛津源藏在京都开发理化学器械开始，岛津就始终不渝地追求科学技术，这种开拓精神直到今天仍作为“岛津家训”继承下来，并成为岛津开辟事业向社会作贡献的动力。 回顾岛津制作所走过的漫长岁月，可以说是对科学技术执著追求的历史，也可以说是从创始人岛津源藏开始脉脉相传，以开拓精神不断向科学技术挑战的发展史。1877年第一代岛津源藏成功地放飞了载人氢气球。1896年德国物理学家伦琴博士发现X射线后仅几个月，第二代岛津源藏就成功地拍摄了X光片，1909年又开发出医疗用X光机。正是由于这些成绩，1930年第二代岛津源藏成为日本10大发明家之一，他一生共取得了178件发明。 21世纪岛津又在生命科学、环境保护等领域不断钻研新技术，先后研制出光电分光光度计、气相色谱仪、X射线系统等新产品来不断满足人类自身安全和地球环境健康的需求。特别是2002年田中耕一荣获诺贝尔化学奖，更是岛津继承先辈的创业精神并不断发扬光大的证明。 岛津以实现“为了人类和地球的健康”这一美好愿望作为公司的经营思想，以光技术、X射线技术、图像处理技术这三大核心为基础，坚持向时代的尖端技术挑战，不断钻研领先时代、满足社会需求的科学技术，为社会提供种类多、性能先进的高科技产品。特别是在分析测试仪器、医疗器械、航空产业机械、生命科学等领域运用岛津的先进测试技术，不断开发出先进的产品，因而岛津的高科技产品在全世界都享有很高的评价，如今岛津公司已在北美、中南美、欧洲、亚洲以及大洋洲建立了世界五大轴心基地，以各地区的综合公司为中心，加强生产制造、营销、售后服务体制。 从容应对环境问题 早在地球环境问题尚未恶化到今天这种程度之前，岛津制作所就已经开始大气、水质、土壤等各种环境监测装置的研究开发了。1992年岛津公司制定了以实现“为了人类和地球的健康”为目标的新经营思想。1996年，岛津开始了支援联合国大学的环境管理项目。其目的是为了控制和防止环境污染。在亚洲地区，有中国、日本、新加坡、韩国、泰国、马来西亚和印度等11个国家参加了联合国大学的环境管理项目。1905年在亚洲的河流污染问题上，岛津主力提供了气相色谱仪等进行环境分析，同时还提供资金援助。在印度、巴基斯坦，岛津连续进行了12年的研究，在一定程度上控制了两国的环境污染。这种与公益事业结合的行动，使岛津的形象得到了极大的提高。在第五次日本环境经营大奖评选中，岛津制作所获得了环境经营优秀奖。 诸如这些，我们不难看到岛津公司良好的企业形象后所折射出来的是另一个层面———岛津高科技产品所彰显出来的先进环保理念。正如媒体沙龙上岛津公司小仓一郎先生说的那样，参与这些活动让他很快乐，他觉得这是一项非常有意义的活动。因为他为岛津公司的产品质量得到了全世界的公认和赞赏而高兴，再也没有什么比这更重要了。 对外，岛津公司始终不忘保护人类和地球健康的使命和责任。实际上在企业内部，岛津更是以身作则，在环境管理方面还构筑了自己的环境管理系统。岛津制作所位于京都三条工厂的新大楼，整栋大楼的外墙材料用的都是太阳能电池，大楼里面一个醒目的电子显示屏不断显示着当前的太阳能供应电量。这体现了岛津公司的环保和节能意识。小仓一郎说：“没有人要求我们必须这样做，这是岛津制作所出于环境保护的自觉自发行为。”据了解，岛津公司的员工名片全部使用再生纸。 回眸岛津走过的百年历史，我们不难看出岛津公司典型的日本企业本色：高质量的产品特性和人性化的经营理念，而岛津公司则将这些本色发挥得淋漓尽致。

太空环境由极端温度、真空、微流星体、太空碎片和太阳黑子活动引起的大变化组成。航天器和航天系统的设计和建造很大程度上依赖于这些参数。暴露在这些恶劣环境下的系统表面由于原子氧的存在而产生破损。因此，高强度和刚度的先进工程材料使20世纪的月球探索时代成为可能，人类探索火星和更远的目的地将需要新一代的材料。20多年来，在纳米尺度(一维小于100nm)合成和加工材料的独特性能吸引了各行各业的关注，这些特性包括大表面积、高纵横比、高各向异性、可定制的电导率和导热系数以及独特的光学特性等。这些特性可用于制备高强度、轻量化和多功能结构、新颖的传感器以及具有高度可靠的环境控制能力、能够屏蔽辐射的储能系统。可持续技术改进的交织性质使纳米材料成为航空航天应用的理想材料。纳米材料可以集成到复杂的航空几何结构中，减少制造技术中的废物产生。这也可用于轻量化和无需耗时维护的机身和结构的设计。石墨烯结构由单层厚度的六方晶格碳原子组成，具有高强度、高刚度、低密度、高电导率和导热率。石墨烯具有高的载流子传输速率，表现出比铜导体好的导电性，比硅半导体更好的材料。石墨烯基复合材料应用于航空航天工业，能有效地减轻重量，提高材料强度，从而减少排放，减少燃料消耗，最终实现更绿色和更清洁的环境。以石墨烯为基础的先进纳米材料在航空工业中，得到了广泛的认可和应用。本文主要从以下三方面进行综述: （1）简述石墨烯结构及其性能特征；（2）主要介绍石墨烯在空天推进和动力领域的热门应用方向，例如复合推进剂，热管理，电极材料，光帆材料等方面；（3）石墨烯未来在空天领域的应用前景和挑战。一、石墨烯结构及其特性石墨烯由单原子厚度的sp₂杂化碳原子同素异形体组成，呈二维(2D)平面蜂窝状晶格。也是构成石墨、碳纳米管、富勒烯等多种碳的同素异形体的基本单元。如图1所示，具有二维碳原子结构的石墨烯，可以通过堆叠形成三维的石墨，也可通过卷曲形成一维的碳纳米管，或者通过包裹形成零维的富勒烯。图1 （a）石墨烯及碳的同素异形体；（b）石墨烯的晶格结构，属于相邻两个碳格A和B的碳原子以圆点表示；（c）石墨烯的能带结构；（d）石墨烯起伏表面模型图。早在1940年，就有理论认为，二维的石墨烯处于非稳定热力学状态，无法在有限温度下自由存在。因此，一直仅是一个学术概念。直至2004年，曼彻斯特大学利用简单的机械剥离方法成功获得单层石墨烯，从而证实它可以稳定存在。石墨烯的蜂巢晶格结构由密集分布在六边形点阵上的碳原子构成，原子排列十分紧密。碳原子以sp₂电子轨道杂化，在平面内形成3个σ键，键角120°，键长约为0.142nm（图 1(b)），2pz轨道电子在垂直于平面方向形成大π键。石墨烯具有特殊的能带结构，由简单的紧束缚模型可以计算得出，它的导带（π*带）和价带（π带）在布里渊区的两个锥顶点K和K´交于一点，称为Dirac点，进而形成圆锥状的低谷。同时，通过观测发现，石墨烯并不是一个完美的平整的二维结构，而是在微观状态下表现出一定的起伏（图 1(e)），这也被认为是石墨烯能够在室温下自由稳定存在的原因。由于其优异的化学稳定性、高载流子迁移率、低密度和光学透明度等特性，在传感器、光子和电子器件等领域被认为是一种很有前景的材料。这一新型碳材料也从此开辟了一个崭新的研究方向，以其令人兴奋的独特性质，涉及的领域覆盖化学、力学、医学、电子智能及众多交叉学科，并由此创造了潜在的巨大经济价值与广阔的应用前景。二、石墨烯在空天推进领域热门应用方向航空航天应用历来是先进材料的驱动力，从太空飞行器的强化碳-碳热保护系统到先进的推进动力系统。只有工程纳米材料的应用才能满足需求，使得航空航天发展更进一步。（一）复合推进剂石墨烯的应用目前也已经扩展到复合推进剂领域，主要用于提高推进剂的热分解、导热以及力学性能。研究最多的就是复合固体推进剂含能组分的热分解，分解速率的提升对于提高推进剂的燃烧性能至关重要，而热分解又主要依赖于催化剂体系。传统上广泛使用的催化剂主要是一些过渡金属及其氧化物。它们的催化能力依赖暴露出来的金属活性位点的数量，然而其往往容易发生团聚，降低催化活性。为了克服这一问题，纳米碳材料已经被广泛作为催化剂载体，以抑制催化剂颗粒的团聚，提高其催化能力。以石墨烯为基底负载无机纳米颗粒的方法主要有非原位复合和原位复合。非原位复合是将预先制备好的纳米颗粒直接附着在石墨烯上，但是由于兼容性问题以及改性剂可能影响到与含能材料之间的相互作用，所以以原位复合方法制备复合推进剂的方法研究的较多。原位复合是通过在石墨烯表面上由各种前驱体制备出纳米颗粒的方法。根据制备手段不同原位复合可以分为还原法、电化学沉积法、水热法、溶胶-凝胶法。石墨烯原位复合纳米材料的制备方法中，电化学沉积法、溶胶/凝胶法由于工艺复杂或原料昂贵，不适合大规模生产。水热法相对于化学还原法的优势在于避免了还原剂的使用，还可以负载金属氧化物纳米颗粒，纳米颗粒分散度高，粒径小且对负载纳米颗粒的性状调控性更强。在实际应用中，根据负载的燃烧催化剂选择不同的方法制备。DEY等采用微波法制备了直径约20~30nm的Fe₂O₃粒子均匀分散在石墨烯片上的Fe₂O₃/Graphene复合粒子，作为AP的催化剂，并对其催化性能进行研究。研究发现，随着Fe₂O₃/Graphene含量的增加，催化作用也明显增强，同时指出Fe₂O₃/Graphene能够有效加快AP系推进剂的燃烧速率。复合固体推进剂的导热问题是导弹、火箭系统安全性与可靠性研究中的重要问题。一方面，由于推进剂不可避免地需要承受极端恶劣和复杂的温度环境，温度的变化很容易导致内部应力的产生；另一方面，导热系数对推进剂的点火和燃烧性能具有关键性的作用。以高分子粘结剂为基体的复合固体推进剂导热系数通常较低，这使得其在承受大幅度温度冲击时，热量无法快速传递，导致装药内部温度分布不均匀或呈梯度分布，进而产生严重的内部热应力，直接引起内部裂纹甚至结构破坏。石墨烯由于具有极高的导热系数和较轻的质量，目前已经广泛作为导热填料用于复合材料。这种具有二维结构的新型轻质碳材料实际上已经在含能材料导热性能的提升方面发挥了作用，如对于高聚物粘结炸药导热系数的提升。张建侃等总结了石墨烯应用于固体推进剂的研究进展的基础上，提出非氧化石墨烯由于导热系数高，适合经非共价改性后分散于推进剂基体中，增强基体的导热性能。此外，复合固体推进剂力学性能的不足将导致药柱无法承受冲击、振动、过载等复杂载荷的作用，进而产生裂纹，增大燃烧面积，引起发动机内压升高，甚至导致爆炸。为了提高复合推进剂的力学性能，在基体中添加纳米材料已经成为提高推进剂力学性能的重要手段。文献指出，石墨烯应用于复合推进剂，可以有效增强推进剂的力学性质。（二）热管理石墨烯纳米材料目前正被纳入各种航天热防护材料和热管理，以提高在各种气或热流动条件下热稳定性和机械完整性的极限。为特殊航天任务材料系统提供多功能的研究也在进行中。由于航空工业的发展，复合材料基体的耐热性和烧蚀性能提出了更高的要求。由于树脂具有良好的加工工艺等性能，被广泛用作耐烧蚀材料的主要基体。为了进一步改善烧蚀材料的性能，石墨烯由于其独特的结构，表现出优异的热稳定性能、力学性能、导电性能等特点，是制备先进复合材料的理想增强体。这些复合材料用于高超声速飞行器前缘的热保护系统、火箭喷管和固体火箭发动机的内部绝缘以及导弹发射设施结构。研究发现，氧化石墨烯/酚醛树脂/碳纤维复合材料的热稳定性和烧蚀性能得到了显著提高，这是因为GO在聚合物基体中的分散良好，GO与酚醛基体之间的界面相互作用强，以及热解后的层状碳结构。与其他样品相比，GO含量为1.25%的样品在烧蚀率、热扩散率和热稳定性方面表现最佳。该复合材料在不同温度下具有恒定的热扩散率，炭产率和烧蚀率分别提高了10%和51%。MA等为了提高碳纤维/ 酚醛复合材料的烧蚀性能，采用纳米填料对纤维增强体界面进行改性。首先，通过将低浓度的GO（0.1%）加入到碳/酚醛（CF/PR）中，结合实验和计算分析氧化石墨烯（GO）对提高复合材料抗烧蚀性能。氧化石墨烯填充复合材料在热阻方面的优势与氧化石墨烯的加入提高了PR的炭收率和纤维的石墨化。分子动力学模拟表明，即使浓度很小，基体内的氧化石墨烯也可以作为炭化PR石墨化晶体生长的核剂。在极端烧蚀温度下，纤维-基体界面处的氧化石墨烯可以与纤维结合。促进了石墨烯-纤维界面stone-throwing-wales缺陷(xy平面)和sp₂杂化(z方向)的形成，进一步提高了纤维的石墨化程度。文中还研究了两种纳米材料填充 CF/PR复合材料的界面、热性能和烧蚀性能。特别是，氧化石墨烯（GO）和石墨氮化碳（g-C3N4）被用于生产低负载（0.1%）的复合材料。通过氧乙炔火焰试验研究了复合材料的烧蚀性能。石墨烯填充和g-C3N4填充复合材料的抗烧蚀性能比原始复合材料分别提高了62.02%和22.36%，线性烧蚀速率的降低是导热系数、烧焦层和纤维石墨化程度共同作用的结果。氧化石墨烯填充复合材料的机理是氧化石墨烯可以显著提高纤维表面的石墨化程度，并进一步提高其抗高温烧蚀的耐热性。而在g-C3N4填充的复合材料中，较厚的纤维直径和烧蚀区炭化层可以分散可燃气体，提高抗氧化性能。此外，将石墨烯均匀地分散在丁苯橡胶基体中，显著提高了聚合物基纳米复合材料的抗烧蚀性能。多孔结构在烧蚀试验过程中形成，它增强了蒸腾和蒸发过程，降低了背面的温度升高。橡胶复合材料的极限拉伸强度和橡胶的肖氏硬度A得到有效提高，而断裂伸长率随着填料与基体比的增加而降低。与有机硅、天然橡胶和乙丙橡胶纳米复合材料相比，丁苯橡胶复合材料在暴露于超高温和剪切流后显示出很好特性。ARABY等制备了苯乙烯-丁二烯橡胶和石墨烯聚合物纳米复合材料。当纳米颗粒含量达到10.5%阈值时，产生导热和界面通道，此时导热系数最高。此外，如图2所示，辐射冷却正在成为一种越来越有吸引力的被动热管理方法，它利用周围环境中的光谱辐射特性。通过机械可重构石墨烯的选择性中间膨胀发射率控制，其中机械拉伸和释放会引起石墨烯的受控形态变化。利用太阳光谱吸收太阳辐射加热（从200nm~2.5μm，可见到近红外波长）并利用大气透射窗口（从8μm~14μm，中红外波长），通过将热量重新发射到外层空间来冷却表面。用于航空航天应用的系统和表面需要动态温度控制以获得最佳系统性能，同时满足个人舒适度和维护设备功能的热需求，并避免过热。能够在不同光谱范围内加热和冷却否定了使用具有相当均匀的高或低发射率值的传统材料，并且由于缺乏对发射率的动态调制，可调节温度的需要是刚性冷却表面无法实现的。同时，由于石墨烯良好的导热性，基于废热反射导热的石墨烯散热器在空间光伏聚光器上得到了应用，不仅降低了成本，在降低质量密度，比功率的提升方面都起到至关重要的作用。图2 （a）基于皱褶石墨烯的选择性发射；（b，c）褶皱节距的变化可利用太阳辐射和大气窗口来辐射冷却（10 μm）和加热（290nm）。（三）电极材料目前，小型化、自动化、以功能为中心的设备的快速发展，使星际任务和近地空间探索的实现更近一步。先进的纳米结构材料的引入促进了全球智能多样化的平台在电力、仪器和通信方面取得进步。然而，仍然缺乏高效可靠的推力系统，能够在长期部署期间支持小型卫星和立方体卫星的精确机动。此外，航空和空间系统需要可靠的电力生产、存储和传输，无论是短期还是长期活动。现有的能源系统正在被纳米材料创新所取代或补充。以石墨烯为基础的更好的工程纳米材料正在不断改进。MARKANDAN等使用氧化铝增韧氧化锆（ATZ）作为结构材料制造了一个微型推进器，氧化钇稳定氧化锆-石墨烯（YSZ-Gr）作为电极材料。YSZ-石墨烯不仅可以作为电解分解硝酸羟铵溶液的电极，还可以起到阻尼作用。这种微型推进器作为主推进系统具有潜在的应用，可用于卫星星座编队飞行中的快速轨道转移。离子推进器阴极（如图3（a）所示）的关键挑战在于减少或完全消除阴极的推进剂消耗，显著提高阴极的使用寿命，以及减少白炽部分的热损失。通过使用纳米多孔材料、纳米管和石墨烯，可以确保减少气体消耗。这个问题的最佳解决方案是通过使用高发射材料和表面结构完全消除通过阴极的气体通量。垂直排列的石墨烯薄片显著提高推进器效率的，作为无推进剂体系下的良好候选者而备受关注，如图3（b）所示。图3 （a）常用的热发射阴极示意图；（b)纳米多孔材料，垂直排列的石墨烯薄片直接生长在纳米多孔氧化铝上（比例尺：200nm）。（四）光帆材料基于石墨烯的轻型帆的推进系统因其灵活性和无需携带燃料这一特性而成为行星际和星际任务的候选技术。轻型航行也是唯一现存的空间推进技术，可以让我们在人类的一生中访问其他星系。为此举办的蜻蜓计划竞赛，就旨在评估激光驱动的光帆星际探测器发送到另一个恒星系统的可行性。这种大规模光操纵石墨烯光帆对实现星际探索和直接空间运输是具有深远意义的。如图4（a）所示，ZHANG等使用大块石墨烯泡沫在宏观尺度上观察到其直接光推进。这种三维石墨烯材料的新形态，使其不仅能够吸收不同波长的光，而且可以使用瓦级的激光，甚至阳光，按照一种新颖的光致电子喷射机制，直接推进到亚米尺度。如图4（b）所示，GAUDENZI与其合作伙伴制作了由铜网格支撑的石墨烯微膜二维帆叶，并在微重力环境下测试了光诱导位移。提出的材料设计消除了帆所需的光学和机械性能，从而大大降低了帆的总质量，并为利用石墨烯机械强度的高反射2D帆打开了大门。此外，PERAKIS等设计了石墨烯作为夹层的低密度和高反射率的三明治轻帆，达到指定加速度比目前最先进的镀铝的聚酯薄膜太阳帆材料性能更好。图4（a）石墨烯海绵在激光照射下向上推进和光致旋转示意图；（b）帆在激光照射下的垂直位移，显示了帆在微重力和真空中的不同位置(侧视图)：释放后(左)和在450nm、100mW的激光下加速350ms后（右） 。（五）其他领域由于太空环境由极端温度、真空、太空碎片和太阳黑子活动引起的大变化构成，那么先进的纳米复合材料被用于航空航天飞机结构和太空环境恶劣气候的涂层以及微电子系统的开发就变得非常的有意义。石墨烯霍尔效应传感器具有低热漂移，适用于航空航天应用的电力电子模块中的电流实时监测，可在高达500K的温度下工作。随着温度的升高，临界电子性质的变化，特别是载流子浓度和载流子迁移率的变化，这些参数是受实现传感器的石墨烯层狄拉克点Dirac点所独特影响的。利用门控优化石墨烯霍尔传感器可以实现低温度系数下的高灵敏度霍尔效应测量。此外，在其他星球上的生境开发受到多种标准的制约，其中之一就是空间碎片的撞击破坏。Kuzhir在纳米级厚度的铜催化剂膜和介质SiO₂基底之间通过催化化学气相沉积工艺合成Ka波段多层石墨烯薄膜，石墨烯薄膜的厚度由原子力显微镜直接表征，仅显示了样品上纳米级的小波动。所研究的薄膜厚度不超过5nm，且有一定的粗糙度。石墨烯只有千分之一的皮肤深度，吸收损耗造成的电磁屏蔽效率非常高，达到35%~43%的入射功率水平上。制造的石墨烯薄膜在室温下具有高度的导电性，在可见的范围内具有非常高的透明性，并具有非常好的热学和力学性能，可能成为制造纳米级厚度的电磁干扰防护涂层的有趣的技术材料。此外，特殊的三维导电链结构对轻质，柔性的导电纳米复合材料具有很强的吸引力，尤其是在降低材料的制造价格和良好的加工性能方面。聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料通过将石墨烯排列成仿珍珠层状序列三维结构，在石墨烯含量不足的情况下表现出更高的力学性能、各向异性电导率和优越的电磁辐射屏蔽效率。掺杂0.4%质量分数的导电颗粒电磁辐射屏蔽效率达到42dB，沿排列方向的电导率为32S/m。在2500 ℃下热处理气凝胶后，聚合物纳米复合材料的电磁辐射屏蔽效率和电导率分别变化为65dB和0.5S/m。在0.15%的超低浓度，热处理温度800℃条件下，其电磁辐射屏蔽效率可达25dB。表明各向异性石墨烯/PDMS层板在超低石墨烯含量下通过结构调控获得了更高的电磁屏蔽效率。环境控制和生命支持系统技术是纳米材料的沃土，长期的人类太空探索带来了最大的挑战。无论是在相对安全的低地球轨道内的短期任务，还是艰难的长期任务，如前往遥远的星球。可靠的空气、水和食物供应；废物管理系统；功能性的可居住空间都是必不可少的。包括在国际空间站上的低轨道运行，已经为生命支撑技术提供了一个有用的试验场，随着航天国家为前往火星等目的地的长期任务做准备，在低轨道运行中测试技术被认为是一项重要的指标。目前的生命支撑技术的可靠性和性能相对较差，需要采用高比表面积和导电纳米材料作为提高系统整体性能的途径之一。碳纳米管仲胺功能化以实现二氧化碳去除，这是生命支持技术不可或缺的功能，并解决当前系统的局限性，包括可再生性和高功耗。在最好的条件下，水的净化和回收是具有挑战性的，但微重力环境的增加和多年耐用性的必要性推动了基于纳米材料的水过滤系统的几个例子。富勒烯在水净化方面已显示出非常好的前景，美国宇航局赞助的使用碳纳米管的纳米级过滤技术已发展成为一种商业产品。尽管可扩展性仍然存在问题，但多孔石墨烯是一种积极研究的水过滤材料，吸引了大量的关注，如图5所示。图5 （a）纳米多孔石墨烯水脱盐示意图；（b）具有亲水键的纳米孔示意图。三、结束语本文首先对石墨烯的结构和理化性质进行了介绍，并简要阐述各性能在具体应用中的重要作用；然后，综述了石墨烯纳米材料在航空航天领域的各方面（复合固体推进剂、热管理和智能光帆等）前沿领域的应用现状。石墨烯及其复合材料的制备已得到较快发展。其中，石墨烯在复合固体推进剂中的应用目前主要集中在提高推进剂含能组分的热分解和燃烧性能方面，而在导热和力学性能方面的研究则相对较少，且制备方法单一，以简单的共混为主，缺乏针对性的设计和性能的控制。而且对石墨烯的性能增强机理缺乏深入的分析。在热管理方面，导热系数、产炭性能和纳米颗粒分散对聚合物纳米复合材料的烧蚀性能和绝缘性能都有影响。酚醛树脂仍然是这一应用中被广泛研究的聚合物，纳米陶瓷颗粒与碳基的复合纳米填料的结合似乎是下一个热管理趋势。此外，在太空电力推进领域，新型石墨烯基纳米材料和微电子机械系统支持的离子液体推进器解决方案，这是为微加工和纳米结构推进器阵列的实现提出了方案。另外，一种可能的低成本，高时效的纳米制造工艺，用于飞机储能和生命支持设备。与传统解决方案相比，这些纳米复合材料应用了纳米材料的整合，并与太空任务和探索计划相结合，可以节省成本和时间。石墨烯在很多领域的研究仍处于探索阶段，石墨烯材料在极端环境中的行为将扩大我们的基本理解和潜在应用，将促进人类在太空的探索。石墨烯基纳米材料未来的研究重点需要着眼于以下几个方向：（1）一种降低开发成本的潜在解决方案是创新材料-建模和模拟与实验测试和表征方法相结合，可以降低开发和鉴定成本。将有助于跨越纳米工程材料的性能转化为宏观尺度上的现实。（2）大规模构造石墨烯材料的集成方法，以保持在石墨烯纳米尺度上注意到的性能和批量实现。它们占地面积小，功耗低，耐辐射，非常适合太空应用。（3）将纳米石墨烯材料集成到最先进类型的电力推进装置中，利用纳米材料的独特特性，提高其效率和使用寿命。另外，进一步创造出一个自适应（自清洁表面，自愈合修复机制，自我愈合）推进器。

近年来，随着水生态环境工作要求及“全面推行河长制”等政策落实，对水环境监测的需求越来越大，加强水环境的管理建设和水污染防治行动越发重要。　　传统的水环境监测，主要靠工作人员现场采水样，带回实验室检测分析。工作量大，周期长，效率较低，且无法连续实时覆盖水体。　　如今，这些难题被无人船一一破解，堪称“水下医生”的它开启了水环境监测新征程，以其智能走航、环境感知、移动物联等科技手段，实现了时空高覆盖，为水环境精准化监管提供了技术支撑。在水污染防治及水生态保护修复治理中发挥了重要作用。　　无人船适用范围比较广泛，可用于水质全自动在线监测、水质自动采样、水下环境探测、航道走航等多个领域。　　2021年11月29日，山东青岛市水质采样环境应急监测无人船投入使用，设备可完成远程操控、自动采样、自动返航、自动监测、无线实时展现数据等功能。与传统人工监测相比，此款无人船3分钟不到就能完成一个断面的走航监测，工作效率提高。这也标志着无人船在水质环境监测能力再上新台阶。　　11月18日，浙江舟山市搭载“水环境巡航监测系统”的“无人船”完成试航，主要用于河道水质摸排、入河排污口排查、水质日常监测、应急监测等，对水中的pH值、溶解氧、氨氮、总磷、高锰酸盐等指数可同时监测。　　9月6日，浙江宁波市在溪下水库投入使用5G无人船，通过5G技术实现自动走航，船上搭载着水质监测传感器、专业声呐、高清摄像头、警示灯、高音喇叭等智能设备，可实现自动巡航、水质信息采集与监测等功能。5G无人船的使用也推进了宁波“智慧溪下水库”建设工作，进一步实现水质监测智治。 8月中旬，海洋牧场养殖观测无人船在山东威海市德明海洋牧场交付使用，也推动了当地智慧海洋牧场和透明海洋的发展。该无人船可自主规划路线，自主航行，搭载水下机器人，实现水下画面实时传输，轻松观看海洋生物水下情况。　　3月初，为进一步摸清水生态环境质量状况，浙江杭州市富春江渔山断面开展无人船走航监测。使用无人船搭载水质五参数及流动注射分析仪，开展全水域走航监测，助力富春江水质“体检”智慧化、精准化。　　1月26日，江苏扬州市采用新一代无人监测船对瘦西湖周边支流水质状况进行高密度监测，改变了过去依靠“人工采样-实验室分析”和岸边自动站点的传统监测模式。水体无人监测船的正式投入运行，将为扬州水环境质量的改善提升发挥积极支撑作用，并为全国的水环境治理贡献“扬州样本”和“江苏方案”。　　不论是无人监测船还是5G无人船，水质环境监测设备的创新之路已经打开。在全面打赢碧水保卫战的治理道路上，无人船装备一直提供着强有力的技术保障，在环保、海洋等领域的重要性日益凸显。

"飞鱼"号水下机器人在水中进行调试。 　　随着青岛城机器人产业的发展，产品不仅涉及了拾取、包装、机械加工、码垛等工业领域的应用，更覆盖了康复、水下、清洁等服务领域。日前，记者从市科技局获悉，由青岛一家科技公司研发的微型观察级水下机器人产品，填补了国内水下机器人应用的多项空白，在海洋生态调查、海洋工程、渔业养殖、科研教学、污染监测等领域应用广泛。12月16日，记者进行了探访，揭开这个水下机器人的神秘面纱。 　　体重7.5千克小巧灵敏 　　海底的世界充满未知，许多情况下人类无法自己下海进行探索，所以水下机器人就应运而生。不过要想在上百米深的海底一探究竟，可不是每个机器人都能做到的。&ldquo 以前需要用到水下机器人的时候，基本上都是从国外买，不仅价格贵，而且售后很难保障，所以我们就研发了咱们自己的水下机器人。&rdquo 该公司总经理马秀芬告诉记者。 　　然而当记者看到这个本领高强的水下机器人时，发现它并没有想象中复杂，一个圆滚滚的身子，前后两个摄像头，四个螺旋桨加上两个探照灯，看上去倒是有点像&ldquo 小黄人&rdquo ，甚至有几分可爱。公司的一位研发人员说，平时大家也开玩笑称它为&ldquo 小黄人&rdquo ，不过这个&ldquo 小黄人&rdquo 本领可大着呢。&ldquo 别看外表看起来没什么复杂的，其实核心的技术都在它&lsquo 体内&rsquo 。&rdquo 该公司的技术总监范平博士介绍，这个机器人身上有3项发明专利，6项实用新型专利，其技术在国内外都是领先的。不过，这个机器人的售价只有20万元左右，这也是它广受欢迎的原因。 　　记者了解到，这个&ldquo 小黄人&rdquo 名叫&ldquo 飞鱼&rdquo 号水下机器人，下潜深度可达到150米深，也就是说可以承受150米海底深处的压力，但是它自身的重量却只有7.5千克，这主要就得益于它外壳所使用的特殊强化高分子材料，使得它体轻却能抗压。而且这个&ldquo 飞鱼&rdquo 号水下机器人，身长不足50厘米，的确可以称得上是小巧灵敏。 　　自带摄像头即拍即存 　　范平博士介绍，这个机器人配备了四个大功率无刷推进器，在水下活动非常灵活，能够在水下环境复杂的海域进行探寻和检测，并通过配备的1080P高清摄像头，将图像传至控制箱。&ldquo 其实你刚刚看到的只是&lsquo 飞鱼&rsquo 号的一部分，叫做潜器，加上控制箱和脐带缆才是一个完整的水下机器人。&rdquo 范平博士表示，那个所谓的&ldquo 小黄人&rdquo 是整个机器人的主体，下潜到海底进行工作，然后通过脐带缆将拍摄到的视频信号传回控制箱，并实现即时存储，而&ldquo 小黄人&rdquo 在水下的所有行动，也都由这个控制箱进行操控。 　　&ldquo 国外的很多水下机器人并没有存储图像的功能，都是随拍随看，但是很多客户，尤其是水产养殖业的客户都非常希望能够将图像存储下来，以便进行比较。&rdquo 范平博士说，为此他们专门在控制箱上进行了技术攻关，达到了即拍即存的效果。此外，&ldquo 飞鱼&rdquo 号的双摄像头设计也是一个特色，可以360度无死角进行观测，将水下的情况全景式地呈现在控制箱的显示器上。而且，&ldquo 飞鱼&rdquo 号还通过独特的物联网技术，将获取的信息上传至网络数据库进行分析。 　　由于是海底作业，所以&ldquo 飞鱼&rdquo 号的表面也进行了专门的处理，浑身的黄色涂料不仅可以防止海水腐蚀，而且还能防止海底生物的附着。此外，&ldquo 飞鱼&rdquo 号的续航能力也很强，内置了高性能电池，可以维持自身工作4小时以上。范平博士表示，&ldquo 飞鱼&rdquo 号除去自身的功能以外，还可以根据客户的要求，搭载声呐、USBL(水声定位系统)及机械手，并可扩展多种微型在线检测水质传感器，如PH计、盐度计等。而在软件方面，&ldquo 飞鱼&rdquo 号具有自动定深和自动定航等功能，也方便客户进行操作。 　　初试身手成功找到沉船 　　对于&ldquo 飞鱼&rdquo 号的应用领域，范平博士说：&ldquo 目前主要用于海洋生态调查、海洋工程探测、渔业养殖监测和科研教学等方面，青岛的&lsquo 科学号&rsquo 进港维护就是它进行水下检查的，此外也有人专门请我们去进行沉船打捞。&rdquo 　　范平博士介绍，&ldquo 飞鱼&rdquo 号第一次实战应用是进行沉船打捞。今年9月份，湖南某地发生了沉船事故，当地有关部门调集国内外几家大公司最先进的机器人前往水下搜救，但是都搜寻无果。之后，经过同行的介绍，刚刚研制成功只是经过几次试验的&ldquo 飞鱼&rdquo 号临危受命，远赴湖南进行搜救。范平博士回忆说，当时到了之后才发现是要在一个淡水湖里搜救沉船和遇难者。然而，水下的情况并不乐观，湖底全是交错的大树枝，地形也高低不平，而且还有很多深渊和暗洞。但是&ldquo 飞鱼&rdquo 号凭借自身小巧灵活的特点，经过三天搜寻，终于找到了沉船船体和遇难者的尸体，而且水下环境及船体残骸位置也被精确记录和定位，为随后的打捞工作提供了有力的数据支撑。范平博士说，&ldquo 飞鱼&rdquo 号的&ldquo 处女航&rdquo 成功后，也有很多渔业养殖的客户来订购，主要用于海底养殖物情况的实时监测。

日前，中科院沈阳自动化所作为技术总体单位研制的“潜龙二号”自主水下机器人(AUV)圆满完成了中国大洋第40航次试验性应用任务。　　在本次海上作业中，“潜龙二号”团队实现了多个重要突破。如实现了深海近海底高精细地形地貌快速成图，发现多处热液异常点，获得洋中脊进海底高分辨率照片300多张，取得我国大洋热液探测的重大突破。可以说，“潜龙二号”西南印度洋试验性应用的成功，填补了我国深海硫化物热液区自主探测技术装备的空白。　　那么，“潜龙二号”圆满返航的背后，有哪些不为人知的秘密呢?在为期三个多月的海上科研中，发生了哪些故事?日前，《中国科学报》记者到中科院沈阳自动化所，对“潜龙二号”团队成员进行了采访。　　从淡水到深海　　“潜龙二号”，是我国自主研发的“4500米级深海资源自主勘查系统”的代称。它是“十二五”国家“863”计划——深海潜水器装备与技术重大项目的课题之一。　　中科院沈阳自动化所研究员、水下机器人研究室总工刘健告诉《中国科学报》记者，该课题总体目标为自主研制一套4500米级AUV系统，并以此为平台，集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术，形成一套实用化的深海探测系统，并培养一支装备操作维护队伍，进行多金属硫化物等深海矿产资源勘探作业。　　“这项工作由中国大洋矿产资源研究开发协会作为用户单位组织实施，我们所与国家海洋局第二海洋研究所等单位共同研制。”刘健介绍，2012年初科研人员开始进行研制。2014年10月，“潜龙二号”完成了总装联调和检测工作。“之前‘潜龙一号’也是由我们来完成。多年技术的积淀，使我们的研发任务能够迅速推进。”　　2014年11月，“潜龙二号”在浙江千岛湖先后开展了两次湖上试验，累计下水147潜次。　　2015年夏季，“潜龙二号”从淡水试验走向南海海试，国家“863”组织6名专家全程跟随，对其性能、指标进行全面考核，最终以高分过关。　　2015年12月中旬，“潜龙二号”团队从三亚起航前往西南印度洋，参加中国大洋第40航次试验性应用任务。在这项为期近3个月的航程中，“潜龙二号”团队完成了两个阶段的作业。　　“一个是验收试验，另外一个是试验性应用。在第一航段的验收试验中，潜水器共8次下潜，完成了验收试验规定的所有考核项目，高分过关。”刘健说，“一般而言，科研人员的任务就到此为止了，但我们马上又让水下机器人直接进入应用阶段，这在众多‘863’任务中还是首次。”　　多项突破性进展　　验收试验阶段和试验性应用阶段有什么区别呢?中科院沈阳自动化所副研究员赵宏宇告诉《中国科学报》记者，在第一阶段的西南印度洋中脊热液区大洋探测中，“潜龙二号”获得的断桥、龙旂热液区的近海底精细三维地形地貌数据等，和以往数据相对比都很吻合，这证明了“潜龙二号”的可靠性。　　而在第二阶段的8次下潜中，“探索的完全是未知海域，人类在此之前完全没有涉足过，地形复杂，难度极大”。尽管如此，“潜龙二号”团队依然取得了多项重大突破。　　在第一阶段，“潜龙二号”首次使用我国自主知识产权的AUV进行洋中脊热液区大洋探测任务，发现断桥、龙旂热液区多处热液异常点，获得300多张洋中脊近海底高分辨率照片，取得我国大洋热液探测的重大突破。　　在第二阶段，“潜龙二号”完成了7个长航程探测任务，累计航程近700公里，探测面积达218平方公里，同时发现多处热液异常点。其中，单次下潜最大探测时间达到32小时13分钟，最大航行深度超过3200米。本航段“潜龙二号”连续4个长航程成功探测成绩也创下了我国深海AUV之最。　　“这次海上应用中，我们实现了很多技术上的首次。”刘健介绍。如“潜龙二号”首次采用全新非回转体立扁形设计和推进器布局，增强了潜水器的机动性能 首次采用基于前视声呐的避碰控制方法，大大提高了障碍物的有效识别能力，实现了复杂海底地形条件下的有效避碰控制 国内首次在AUV上安装了磁力探测传感器，实现了近海底高精度磁力探测等等。　　“‘潜龙二号’为我国开展深海资源大范围精细探测提供了重要技术装备，标志着我国深海资源勘查装备已达到实用化水平，使我国自主水下机器人技术及产品跨入了国际先进行列。”刘健说。　　难忘的深海之旅　　“潜龙二号”西南印度洋试验队共有17人，核心研发人员约10人，其他以应用人员为主。从2015年12月到2016年3月10日，“潜龙二号”团队在茫茫大海上度过了近三个月难忘的时光。　　这是一支年轻的队伍，平均年龄在35岁以下。除了刘健在多年以前有过类似的深海航行，其他队员在此次航行之前并没有在大洋上待过这么久。　　科研人员的海上之旅，绝大部分时间都处于忙碌状态。在“潜龙二号”没有下水作业的时候，大家要负责进行设备维护和数据分析工作 “潜龙二号”在水中作业期间，大家轮流值班，通过显示屏监测水下机器人的举动 “潜龙二号”上船后，大家下载其获得的数据并及时分析，同时进行机器人的电池更换等工作。　　三个月的时光，对于年轻人来说，其实最难的是通讯不畅。“这些‘80后’的小伙子，基本都是独生子女，上有老下有小。一走这么长时间，家里很多事情都没法管，其实挺不容易的。”赵宏宇说，为了完成“潜龙二号”的海试，大家都牺牲了很多。　　“长期以来，我们对于海洋权益的关注度不够，开发也落后于他国。”刘健说，随着经济的发展，海洋权益、海底矿藏对中国的发展将会越来越重要，这也需要我国有与之配套的科研研发实力与深海装备。在向深海进军的道路上，中科院的科研人员将会继续努力。

市政协十五届四次常委会议举行，学习贯彻中国共产党第二十次全国代表大会精神，专题协商“碳达峰”“碳中和”背景下进一步推进我市水环境治理。市政协主席朱民到会讲话。会上，市委常委、副市长唐晓东作了关于“碳达峰”“碳中和”背景下推进我市水环境治理情况的通报。苏州水域面积3205平方公里，水面率36.9%。全市共有河湖24643条（座）。市委、市政府把打造水环境之美作为大事要事，通过加强顶层设计、优化体制机制、强化控源截污、复苏河湖生态、实施生态补偿等一系列措施，取得了明显的成效。2021年，全市国考、省考断面水质优Ⅲ比例分别为86.7%、92.5%，长江干流苏州段水质达到II类以上，主要通江河道实现优Ⅲ全覆盖，太湖连续十四年实现“安全度夏”，城区河道水质主要指标近年来稳定维持在Ⅲ类至IV类水标准。大运河等5处获评“江苏最美水地标和水工程”，七浦塘入选全国最美家乡河，傀儡湖获评江苏省生态河湖建设示范样板，河长制经验做法入选中组部攻坚克难案例。市政协将“双碳”背景下推进水环境治理作为年度重点协商课题。从8月初起，采取市区联动、实地考察、线上征集、座谈研讨、函调咨询等方式，充分汲取多方智慧，形成了《“碳达峰”“碳中和”背景下进一步推进我市水环境治理的建议案》。会议听取了市政协人口资源环境委员会负责人作的《“碳达峰”“碳中和”背景下进一步推进我市水环境治理的建议案（草案）》起草情况的汇报，经过讨论，通过这份《建议案》。在讲话中，朱民指出，要深入学习贯彻中共二十大精神和习近平生态文明思想，充分认识“双碳”背景下开展水环境治理的重要性、紧迫性和艰巨性。要处理好发展和减排、长远目标和短期目标、政府和市场的关系，切实提高战略思维能力，把系统观念贯穿“双碳”战略下水环境治理工作全过程。健全领导体系，完善法规制度，调优产业结构，做优生态环境，攻克技术难题，加大宣传力度，紧紧围绕关键环节重点任务，积极推进我市水环境治理中碳减排取得更大突破。他强调，市政协要以习近平生态文明思想为指引，深入贯彻落实中共二十大关于生态文明建设的新部署、新要求，紧紧围绕工作推进中面临的难点和挑战，深入开展调查研究，为苏州在水环境治理中率先落实“双碳”战略部署，为苏州持续巩固江南水乡特色优势，扎实做好水安全、水生态、水资源、水文化、水产业五篇水文章，作出更大的贡献。会前，与会常委实地视察了福星尾水湿地工程、 福星污水处理厂、胥江水厂。市政协副主席姚林荣、王竹鸣、曹后灵、程华国、周晓敏、周俊、李赞，党组成员闵正兵、徐刚，秘书长吴炜出席会议。

使用超声波探头为人体植入电子设备无线充电的示意图图片来源：韩国科学技术研究院　　科技日报北京4月19日电 （记者张梦然）随着人口老龄化和医疗技术的进步，使用人工心脏起搏器和除颤器等植入式电子设备的患者数量在全球范围内不断增加。韩国科学技术研究院（KIST）宣布，由电子材料研究中心宋宪哲博士领导的研究团队开发了一种可应用于人体植入物的超声波无线能量传输充电技术，该技术也可为监测海底电缆状况的传感器等水下仪器的电池充电。相关研究近日发表在《能源和环境科学》杂志上。　　电磁感应和磁共振可用于无线能量传输。电磁感应目前用于智能手机和无线耳机。但其使用的限制是电磁波不能穿过水或金属，导致充电距离短。此外，由于充电过程中产生的热量是有害的，因此这种方法不能轻易地用于为植入式医疗装置充电。磁共振法要求磁场发生器和发射装置的共振频率完全相同，存在干扰其他无线通信频率（如Wi-Fi和蓝牙）的风险。　　KIST团队采用超声波而不是电磁波或磁场作为能量传输介质。使用超声波的声呐通常用于水下环境，在器官或胎儿状况诊断等各种医疗应用中，超声波在人体中的安全性已得到验证。然而，现有的声能传输方法由于声能传输效率低，不易实现商业化。　　研究小组开发了一种模型，该模型使用摩擦电原理接收超声波并将其转换为电能，该原理可有效地将微小的机械振动转换为电能。通过在摩擦发电机中添加铁电材料，超声波能量传递效率从不到1%显著提高到4%以上。其可在6厘米的距离处充电超过8毫瓦的功率，这足以同时操作200个LED或在水下传输蓝牙传感器数据。新开发的装置具有较高的能量转换效率并产生少量热量。　　宋博士说：“这项研究表明，电子设备可通过超声波以无线充电方式来驱动。如果未来设备的稳定性和效率进一步提高，这项技术可应用于为植入式传感器或深海传感器无线供电。”

2014年，江苏中海达（300177）海洋信息技术有限公司选址落户在江北新区智能制造产业园北斗大厦，开始在导航定位技术、水下声呐技术、无人平台技术等相关领域发力突破。而在当时，水下测量领域几乎被海外产品垄断，海外产品市场占有率达95%以上，并且价格昂贵。中海达的目标就是“实现高端水下测量国产化”。　　水下放大镜——　　声学多普勒流速剖面仪　　“我们的征途是星辰大海！”中海达海洋公司常务副总经理周正朝在谈及公司主营业务时说道。既然踏上征途，那么一定要有“硬核科技”加持，才能让星辰大海的奥秘熠熠生辉，而这一切的基础便是声呐技术。　　“利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成对水下目标进行探测、定位和通信，这也就是我们俗称的声呐。”周正朝介绍，这款声学多普勒流速剖面仪（ADCP）通过换能器向水中发射超声波脉冲，并接受水体反射信号，获取水中颗粒物的运动轨迹和水体分层流速信息，从而测量出水流的速度。　　据了解，这款ADCP由中海达海洋公司自主设计、研发和生产，是国内首个量产化的产品。其作为水文行业流速、流量测验的利器，目前广泛运用在河流、航道流量测验及海上流场水文调查等领域。　　“安全、可靠、便捷、精确，是我们研发产品的核心追求。我们相关产品的综合性能已经达到国际先进水平。”周正朝表示，企业以ADCP为主力，配合中海达的其它产品，无论是面对高泥沙还是大流量，都能应对自如。　　位于山东省济南市泺口镇黄河大堤南岸的泺口水文站，常年为国家防总和黄河防总测报水情，由于汛期来临，受黄河上游调水调沙及冲刷的影响，黄河山东段的河水含沙量大，流速和流量增加，使得泺口水文站一直面临在较大含沙量环境下测流的难题。　　“面对这样的情况，我们除了配备专业的ADCP，还派出了我们研发的最新测深仪和定位定向仪。中海达海洋公司推出“全明星”（改单引号）阵容，最终克服大含沙量的恶劣条件影响，完成了测量作业任务。”周正朝自豪地说。　　乘风破浪向前去——　　iBoat智能无人测量船　　“要ADCP发挥出功效，所用载体平台非常重要。”周正朝说，这就要瞧瞧我们的iBoat智能无人测量船了。　　中海达iBoat系列智能无人测量船，配备中海达测深仪，及HiMAX控制测量集成软件。船体采用载重型三体船设计，拥有阻力小、载重大、航行平稳、小巧轻便、可单人作业、运输方便等特点。“如果是使用传统航标船测量的话，体积大、油耗高自不用说，而且需要配足人手，无法进行单人操作。现在有了无人测量船，一个人就能搞定。开车的话，直接把船放在后备厢就行，简单便携。”　　至于动力，中海达iBoat系列智能无人测量船标配智能化电池，高度集成，超大容量，而且外置可拆卸，更换电池只需三分钟。“所有测量结果都可以一体化导出，效率大大提升。”透过周正朝手持的控制台，所有信息在显示器上一目了然。　　这款酷炫的无人测量船现在已经广泛应用于内陆水域的河道断面测量、水库库容测量、淤积土方测量、港口施工测量、航道水深测量等专业领域。　　在安徽省怀远县境内的淮河河道，中海达iBoat系列智能无人测量船承担着水下地形测量的重任。在作业过程中，iBoat BSA智能无人测量船既可以自动生成航迹线，又可以现场手动布线。所谓手自一体，也在无人测量船上实现。当经过复杂水域环境时，iBoat BSA智能无人测量船能轻松穿越水上树林，获取水深数据。　　通过作业，iBoat BSA智能无人测量船获取了高精度的水下地形测量成果，为淮河流域的河道管理、非法采砂治理等工作的科学决策提供了可靠的数据依据。　　侧扫声呐上阵——　　水下无秘密　　除了声学多普勒流速剖面仪和无人测量船，中海达海洋公司还自主研发了单波束测深仪、双变频测深仪、浅水多波束测深仪、惯性导航系统、侧扫声呐等专业设备。　　近期，在东海某海域海上风电装机的升压站周边基础地形和海底电缆路由监测任务中，中海达海洋公司投入多台设备进行协同作业，对浅埋海底电缆进行搜寻、探测，并评估其冲刷状况，从而获取更加详实、精确的水深地形数据及水下结构图像。　　“iSide 5000多波束侧扫声呐兼具低速和高速两种模式。低速模式为单波束双频侧扫，高速模式为高频多波束侧扫。一般的产品会随着量程的增加导致分辨率下降，但这款产品就能做到高速高分辨力全覆盖侧扫。简单来说，就是出来的图像更清晰，工作覆盖的监测范围更大、更精确。两种模式的搭配使用好比汽车的闭缸技术，既能做到高品质，又兼顾经济实用。”周正朝介绍。　　随着产品技术和质量的不断提升，作为国产高端水下探测装备的中坚力量，中海达海洋公司的许多产品也已走出国门，远销海外。“希望通过我们的努力，为国家在海洋探测和水文水利领域提供先进的科技支持和保障，也希望能有更多的人在我们产品的助力下，去深入了解大川大河，浩瀚碧海。”周正朝说。　　江河湖海，孕育生命万物，塑造人类文明。作为这颗蔚蓝星球上普遍又神秘的存在，其最深处的景色无时无刻不在召唤着我们。一切正如凡尔纳所言：“这是一种超自然而又神奇的生命载体，它是运动，是爱，像一位诗人所说的，是无垠的生命。”　　中海达海洋公司所研制的海洋探测和水文水利产品，如同一艘艘承载梦想和使命的鹦鹉螺号潜艇，有了它，我们能更加轻松、便捷、从容地化身为阿龙纳斯教授和尼摩船长，潜入那令人心驰神往的水波，漫游在海底两万里。

科学家估计，超过95%的地球海洋从未被观测到过，而为水下摄像机长时间供电成本太高，阻碍了对海底的广泛探索。美国麻省理工学院（MIT）研究人员开发出一种声波驱动的无电池无线水下相机，为解决这一问题迈出了重要一步。该相机的能效比其他海底相机高出约10万倍，即使在黑暗的水下环境中，也能拍摄彩色照片，并通过水无线传输图像数据。研究论文发表在最近的《自然通讯》上。　　该相机的自主摄像头由声波驱动。它能将穿过水的声波的机械能转化为电能，为其成像和通信设备提供动力。在捕获和编码图像数据后，相机还使用声波将数据传输到重建图像的接收器。因为它不需要电源，所以相机可在探索海洋之前连续运行数周，使科学家能够在海洋的偏远地区寻找新物种。它还可通过拍摄监测海洋污染情况或水产养殖场鱼类的健康和生长。　　团队成员称，这款相机最令人兴奋的应用之一是气候监测。科学家正在建立气候模型，但缺少来自95%以上海洋的数据。这项技术可以帮助他们建立更准确的气候模型，更好地了解气候变化如何影响海底世界。　　为制造可长时间自主运行的相机，研究人员需要一种可在水下单独收集能量而自身功耗很少的设备。相机使用由压电材料制成的传感器获取能量以及超低功耗成像传感器，即使图像看起来黑白相间，红色、绿色和蓝色的光也会反射在每张照片的白色部分。图像数据在后处理中合并时，就可重建彩色图像。　　研究人员在几种水下环境中测试了相机。在其中一次，他们捕捉了漂浮在新罕布什尔州池塘中的塑料瓶的彩色图像。他们还能拍摄出高质量的非洲海星照片，照片中甚至连沿着海星手臂的微小结节清晰可见。该设备还有效地在一周的黑暗环境中反复对水下植物进行成像，以监测其生长情况。

据中船综研院2011年1月24日综合报道，美国海军实验室的一个研究团队最近对一种水下声源激光技术进行了能力测试，这项技术或将可以使飞行器在不拖曳水下设备的情况下，与潜艇进行声音或数据通信 为潜艇或水下机器人提供导航数据 在浅水域定位水雷或其它水下物体。 　　进入21世纪，与潜入水下的潜艇进行通信仍是一项具有挑战性的任务，现实中为了实现通信经常要求潜艇浮出水面从而使艇组人员暴露在潜在风险之下。使用拖曳天线或浮标进行通信也会降低潜艇的机动性和匿踪能力。水下无人设备目前也还依赖于容易出错的惯性导航技术。此外，搜索水雷在任何任何情况下都仍是困难、危险和费时巨大的任务。海军实验室等离子物理组负责领导水下激光声源技术团队的特德?琼斯解释称，激光水下声源技术具备在这些领域提供帮助的潜力。 　　琼斯表示，目前水下发源首先需要有一个声源，这样就要求装备必须处于指定位置并且有可能受到威胁。研究团队开发了一种激光声学源，从而无须在水下放置任何物体。之前也有研究人员曾使用激光在水下产生声音，但该研究团队进行了大量创新性的工作，进一步完善了激光声源技术，使其在海军和其它商用领域的实用性方面前进了一大步。 　　这些创新性的工作包括使用窄脉冲高强度激光使水电离，通过小体积过度加热产生微小往复运动，从而产生强烈的声学脉冲。研究团队使用水下传播性能最好的波长，从而使其能够控制往复运动的形态和声学脉冲的强度。此外，他们还使用非线性光学聚焦技术，以提高激光源可以距离水面的高度 使用被称为群速度色散的技术来精确地控制声学脉冲。群速度色散技术利用不同颜色激光不同的传播速度，让速度低的激光作用在脉冲的开始，速度高的激光作用在结尾，以此拉伸脉冲，并精确控制纵向压缩的量。 　　该实验在印第安纳州克兰市格兰度拉湖水声实验场进行，标志着该技术第一次走出实验室。封装在漂浮装置内的毫微米波长激光制造了水下声学脉冲，并被远处一艘装备了水听器的船只捕捉到。转向镜引导激光通过聚焦镜片射入水面。每个激光脉冲产生一个大约190分贝声压级的声学脉冲，传播了190米，而之前实验室测试只传播了3米。 　　研究团队计划在春夏进行更多致力于提高水下传输距离的测试。初步实验的成果表明，有可能使用不超过1焦耳能量的激光脉冲脉冲产生230分贝的声压。 　　美国国内其它的研究人员在此领域的研究集中在通信和信号处理技术，海军实验室所做的研究工作将在这些领域也提供参考。琼斯表示，海军实验室希望能利用最紧凑的激光发生器产生尽可能强的声源。

p 　　7月17日，国内最大马力的无人遥控潜水器下线。据介绍，这款由中车制造的潜水器马力相当于一台宝马X6，最深能下潜3000米，可提起4吨重物，是名副其实的深海“大力士”。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/noimg/6b0a99af-6083-4165-a875-dabbe8e1e3cc.jpg" title=" 深海机器人.jpg" / /p p 　　记者了解到，其主要用于对沉船沉物等进行应急救险、搜寻和打捞等作业。 /p p 　　对于为何进军海洋装备领域，相关负责人陈剑说，“海洋蕴藏了丰富的石油、矿产、渔业资源。此前，由于开采装备不成熟，开采成本比较高。随着人类对资源的需求越来越高，海洋成为我们开采资源的主要领域。” /p p 　　陈剑介绍，今后，“深海机器人”将用于海底油气田施工，海底电缆和光缆铺设等。未来逐步把深海机器人装备扩展到核电、潮汐发电及其他应用领域，建立中国机器人装备产业化基地。 /p p 　　揭秘1 /p p 　　如何保证深海下潜平稳? /p p 　　记者在厂房见到了两台无人遥控潜水器。它们3米见方，看起来并不太大，自重也只有5吨。 /p p 　　无人遥控潜水器一般通过一根脐带缆下放至海下3000米。这根脐带缆不仅负责升降潜水器，还要进行信号传输和供电。 /p p 　　深海下浪涌和湍流较强，如何保证脐带缆不打结?如何保证潜水器下潜时的平衡? /p p 　　技术人员严允指出了其中的秘诀。记者看到，潜水器的8个角各有一个电扇状涡轮，也就是推进器，既可提供动力，又可进行360度姿态调整。“下放时是带电操作，推进器会动态调整平衡。”严允说。 /p p 　　揭秘2 /p p 　　3000米水压下如何工作? /p p 　　陈剑说，深海装备制造对材料的要求很严格。3000米的深海水压巨大，海水对设备的腐蚀性也很大。 /p p 　　那么，如何保证潜水器在3000米海深中，抵消压力正常工作呢? /p p 　　严允说，他们使用的是压力补偿器。 /p p 　　“我们都知道，随着下沉，水压也越来越大，设备在下降过程中，一些装置内外的压差也越来越大，这就需要压力补偿器。这些仪表装置都是玻璃面板，为什么不会破碎，就是因为在下降或者上升过程中，压力补偿器自动进行动态调整，向仪表设备中充油，补偿压差。”严允解释。 /p p 　　据他介绍，水下终端装置的压力值会始终维持在0.7到1个大气压。 /p p 　　揭秘3 /p p 　　机械臂能进行哪些操作? /p p 　　记者看到，这台深海机器人有两个机械手臂，但是装备的工具不太相同。左手像一把钳子，可以用来夹持，右手自由度大一些，可以进行一些旋转操作，如拧螺丝。 /p p 　　在“手臂”周围，还有一些“眼睛”——探照灯。“根据海水浑浊度的不同，大概能照清楚3米范围，如果比较浑浊能看清1米，保证作业。再浑浊一些的话，就会启用声呐装置。”严允介绍。 /p p 　　“工作人员在船上的显示屏前进行同步操作。这么长距离输电和信号传输，会有压降和信号损失，这些我们都已经考虑在内。”严允说。 /p p 　　据严允介绍，他们生产的“深海机器人”灵敏度很高，甚至能够在海底捡起一根针。 /p p 　　■ 追访 /p p 　　开发海底资源，深海机器人能做什么? /p p 　　海洋不仅是生命起源的摇篮，还蕴藏着无尽的矿藏。如今，越来越多的国家，将目光投向深海。那么，深海中有哪些资源可供开发呢?深海机器人又能起到什么作用? /p p 　　矿产资源 /p p 　　中国大洋事务管理局处长李向阳介绍，海底多金属结核分布面积很广，我国已在太平洋调查200多万平方公里，其中有30多万平方公里为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方公里的区域给我国作为开辟区。此外，海底还有很多金属硫化物。 /p p 　　李向阳是国家重点研发计划“深海多金属结核采矿试验工程”的项目负责人，据他介绍，2001年5月，我国与国际海底管理局签订多金属结核勘探合同，矿区面积为7.5万平方公里，为期15年。“去年已经续期5年。”李向阳说，2011年和2014年，获得西南印度洋1万平方公里的多金属硫化物勘探合同区和西北太平洋3000平方公里的富钴结壳勘探合同区。 /p p 　　开矿正是深海无人潜水器的应用之一。中科院海洋研究所所长助理刁新源说，这些深海潜水器，还可帮助科学家绘制海底地形图。 /p p 　　“此前受高度限制，地形分辨率只有十米级，有了深海潜水器以后，几乎可以完全贴近地形滑翔，测绘出地形分布图，目前可以做到厘米级。”刁新源说。 /p p 　　电力资源 /p p 　　海上风电今后也将向深海方向发展，华东海上风电研发中心主任赵生校介绍，我国海上风电目前主要在近海区域，从初步规划来看，水深5到25米范围开发潜力是2亿千瓦 水深5米到50米开发潜力是5亿千瓦。 /p p 　　“这跟我国水电差不多在同一量级上，开发前景广阔。海上风电今后会往深海方向发展，我国大部分风电规划在50公里离岸距离范围内，江苏规划接近100公里。而欧洲一些海上风电先进国家，已经建设到接近150公里。”赵生校说。　　 /p p 　　在海上建风电设备，铺设电缆是个问题。陈剑介绍，深海机器人有一项功能就是铺设海底电缆。“近海电缆铺设要求高，铺设深度要求2米，航道穿越锚地要求更深，在3米以上。”赵生校说。 /p p 　　生物资源 /p p 　　近来，一些深海新物种的发现，令很多人认识到深海有着完全不同的生态系统。 /p p 　　“海底高温、黑暗、高盐的环境，使深海生物有着特殊的生理特性和基因表达，这对工业酶的开发是一种新的资源。”李向阳说。 /p p 　　中科院海洋研究所所长助理刁新源则表示，深海有很多未知生物有待发现。 /p p 　　作为“科学号”考察船运管中心主任，刁新源在科考中与同事发现了很多新的生物。“通过一些深海无人潜水器，我们获得了大量深海生物样品。在深海冷泉区、热液区和海山区等不同海底环境中，发现了9个大型深海生物新物种。在马努斯热液化能生态系统中，发现了1个新属，5个新种。”刁新源说。 /p

日前，中国科学院光电技术研究所(以下简称“光电所”)成功研制出国内首台多功能水下智能检查机器人。该机器人是在中科院“西部之光”资金及相关专项资金的大力支持下，由光电所科研团队历时两年完成。 　　与其他水下智能机器人不同的是，此智能检查机器人可以在水下高辐射环境中，从事核电水下探测、堤坝检查、管道检测、异物水下打捞等工作。验收组专家一致评价，该机器人在水下动密封技术、水下姿态检测、多传感器信息融合、图像识别、水下测量等关键技术上达到了国内领先水平。 　　据了解，该智能机器人与光电所先期研发的反应堆压力容器螺栓孔自动检查机器人、CRDM钩爪检查机器人、水下异物打捞机器人、排爆机器人等特种机器人形成的系列产品被核电用户评为首选产品。

近期，上海海洋大学科研团队成功研发出一款软体仿生鱼，模仿蝠鲼（俗称“魔鬼鱼”）的体态，翼展1米，取名“文鳐”。虽然在空气中的“体重”达到35斤，但在水里游动却是灵活无比，令人真假难辨。图片来源：央视新闻客户端“文鳐”的核心器部件已全部国产化，其效率高、能耗低、功能多，同时具备共融性、超仿生、隐身性三大优势，满足长续航、高机动、大负载、大范围作业需求。仿生鱼产品内部具备超大有效载荷空间，基于多传感器协同的智能监测技术，通过搭载多款高精度传感器，给仿生蝠鲼装上“眼睛”和“耳朵”，可胜任对300米以内水深的水下监测等工作。在仿生蝠鲼身上搭载成像声呐测扫设备，以更灵活、成本更低的方式描绘海洋的地形地貌、鱼群情况。搭载水下成像系统的蝠鲼，基于人工智能的水下目标识别技术，通过对目标检测和图像分割进行监测实现分类识别，准确率高达90%。“文鳐”不仅外形仿生，且功能强大，仅3节微小电池便可在水里续航3个小时以上，无论是转弯、360度翻滚还是回旋，都可以畅游自如。“文鳐”可以搭载多款高精度传感器，满足对鱼群的实时状态监测，实现全空间内水下鱼群智能识别与互动。它也可以作为观赏鱼，带来全新的视觉享受。未来新一代“文鳐”将搭载华为芯片，实现“智慧鱼脑”。

水下智能检查机器人 　　近日，由中科院光电技术研究所自行研制的多功能水下智能检查机器人通过了专家组鉴定。专家组认为该机器人各项性能指标均达到预期目标，在水下动密封技术、水下姿态检测、多传感器信息融合、图像识别、水下测量等关键技术上达到了国内领先水平。 　　水下智能检查机器人是在中科院“西部之光”资金及所专项资金的大力支持下，由光电所四室科研团队历时2年完成。与其他水下智能机器人不同的是，光电所研制的智能检查机器人可以在水下高辐射环境中，从事核电水下探测、堤坝检查、管道检测、异物水下打捞等工作。目前，光电所四室已先后为秦山核电有限公司、中国核动力设计研究院、广东核电集团等多家单位提供了定制设备，产品应用后受到了用户的一致好评。 　　水下智能检查机器人的成功研制填补了国内核电智能机器人的空白，也为光电所承担的2013年国家973计划“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”积累了丰富的前期研发经验。 产品化的机器人检查设备

记者7日从中国科学院沈阳自动化研究所获悉，由该所主持研制的“探索4500”自主水下机器人（以下简称“探索4500”）在我国第12次北极科考中，成功完成北极高纬度海冰覆盖区科学考察任务。日前，该所4名科考人员已随“雪龙2”号科考船返回。 这是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展近海底科考应用，其成功下潜为我国不断深化对北极洋中脊多圈层物质能量交换及地质过程的探索和认知提供了重要数据资料，将为我国深度参与北极环境保护提供重要的科学支撑。 针对此次北极科考工作区高密集度海冰覆盖的特点，科研团队创新性地研发了声学遥控和自动导引相融合的冰下回收技术，克服了海冰快速移动和回收海域面积狭小给水下机器人回收带来的挑战，确保水下机器人在密集海冰覆盖区的北极高纬度海域连续下潜成功，并全部安全回收。 在科考应用中，“探索4500”成功获取了近底高分辨多波束、水文及磁力数据，为超慢速扩张的加克洋中脊地形地貌、岩浆与热液活动等北极深海前沿科学研究，提供了一种最为先进的探测技术手段。 “探索4500”是中科院“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”战略性先导科技专项支持研发的深海装备。为了参加此次北极科考，科研团队对“探索4500”进行了环境适应性、高纬度导航、海底探测、故障应急处理等技术升级与改造，并开展了湖海验证工作，全面提高了系统的可靠性。 “探索4500”在科考中的成功应用，充分验证了其在北极冰区良好的低温环境适应能力、高纬度高精度导航性能、密集冰区故障应急处理能力和洋中脊近海底精细探测能力，开创了我国自主水下机器人在北极科考应用的先例。 极地科考一直是水下机器人发展的重要方向。近年来，中科院沈阳自动化所致力于推动水下机器人的谱系化发展，先后有4种类型6台套水下机器人参加了8次极地科考，为我国水下机器人在极地应用作出了重要贡献。

英国科学家首次展示了一种新型激光雷达系统，其使用量子探测技术在水下获取3D图像。该系统拥有极高的灵敏度，即便在水下极低的光线条件下也能捕获详细信息，可用于检查水下风电场电缆和涡轮机等设备的水下结构，也可用于监测或勘测水下考古遗址，以及用于安全和防御等领域。相关研究论文刊发于4日出版的《光学快报》杂志。　　在水下实时获取物体的3D图像极具挑战性，因为水中的任何粒子都会散射光并使图像失真。基于量子的单光子探测技术具有极高的穿透力，即使在弱光条件下也能工作。在最新研究中，研究人员设计了一个激光雷达系统，该系统使用绿色脉冲激光源来照亮目标场景。反射的脉冲照明由单光子探测器阵列检测，这一方法使超快的低光检测成为可能，并在光子匮乏的环境（如高度衰减的水）中大幅减少测量时间。　　激光雷达系统通过测量飞行时间（激光从目标物体反射并返回系统接收器所需的时间）来创建图像。通过皮秒计时分辨率测量飞行时间，研究人员可以解析目标的毫米细节。最新方法还能区分目标反射的光子和水中颗粒反射的光子，使其特别适合在高度浑浊的水中进行3D成像。他们还开发了专门用于在高散射条件下成像的算法，并将其与图形处理单元硬件结合使用。在3种不同浊度水平下的实验表明，在3米距离的受控高散射场景中，3D成像取得了成功。

p style=" line-height: 1.75em " 　　此时此刻某个水源的水质情况如何?可以不需要原来的取样、化验、分析滞后的书面报告了，有关部门和关注水质情况的人们只要登录电脑，或打开手机APP就能实时得到有效数据。4月16日，国内第一个水下观测网水质在线监测系统通过鉴定。据悉，这项新技术打破了国际垄断，填补了国内空白。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　据介绍，提供这项高新技术的是中天科技海缆有限公司四名博士组成的专家团队，他们联合浙江大学的专家教授经过较长时间的攻关，终于成功地应用于长江流域的水下观测水质在线监测。据郭朝阳博士介绍，这项系统技术应用起来十分方便，提供的监测数据具有实时、稳定、连续、可靠的优越。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　由于世界性水危机，地表水和地下水都遭到了不同程度的污染，水质日益恶化，于是人们对水质监测的神经特别敏感。一项水质报告显示，中国29个重点城市中，只有15个城市中的20项饮用水指标全部合格，约占抽检城市的52% 而14个城市存在一项或多项指标不合格。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　据了解，长期以来，我国对水质监测方式停留在传统取样和浮标监测，实时性和可靠性低，而且不能够真正达到原位监测的目的，较为先进的监测系统基本都依赖进口。而中天科技海缆研发的水下观测网集成多种声学、图像、物理、化学、生物等传感观测设备，布设在重要水源底部，进行长期连续、实时、原位观测，并能将原始数据和解算后的参数信息发送至各种信息终端，对饮用水安全和水环境保护有重要的民生价值。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　中天科技海缆总经理薛建凌表示，开发具有民生和经济价值的水下观测网水质在线监测系统，对饮用水安全进行全方位的检测和预警，不仅具有重要的社会意义，也为公司提供了新的利润增长点，并能够带动海光缆，海工器件等配套产品的生产和销售，具有良好的市场前景。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　该项目组织者杨华勇博士表示，这一系统的研制成功，有效提高监测参数的原位性、实时性和可靠性，同时也为其它应用场合，包括海洋观测、水质水文研究等提供了基础研制条件，将为我国饮用水源监测在内的环保领域的发展提供有力的保障。 /p p br/ /p

据安徽省交通运输厅1月8日消息，日前，由省港航集团自主研发的国内首台重大技术装备——“水下工程多功能检测移动平台”顺利通过验收，该装备是省港航集团承担交通运输部交通强国建设试点任务、省级重大关键核心技术“尖30”攻关项目以及省级工程研究中心建设任务的重大科创成果。该平台通过多维度（水下的水下机器人平台、水面的无人船平台、水上的无人机平台）检测系统集成控制及智能算法等技术多源融合，实现专项检测、环境监测、现场指挥、应急救援四大功能，具备快速化反应、智能化检测、自动化预警、集成化处置等特性。该装备可广泛应用于水运水利等水下工程检测、水下地形地貌扫测、水上应急搜救等领域，大幅提升水下工程综合检测效率、能力和水上应急救助等能力，应用前景广阔。目前，已在15座船闸、43个港口码头、500余公里高等级航道和7座桥梁等水下建筑健康诊治中实现应用。

近期，中国科学院半导体研究所研发的“水睛”水下高分辨率环视摄像机完成了针对水下礁盘的摸底海试工作。海洋观测是开发海洋资源、保护海洋生态的关键技术，受到全球的关注，但是目前海洋生物群落及环境变化监测技术仍无法满足海洋大时空数据获取的需求，特别是深海。光学成像技术可提供高分辨率、符合人眼视觉特征的图像，但是在保障高分辨率的前提下存在视场小的问题，难以实现大范围的海底详查的需求。针对此种情况，半导体所周燕、王新伟及其科研团队研制了水下高分辨率环视摄像机“水睛”，可实现水下高分辨率大视角的光学成像，具备180°下视走航观测和360°原位环视观测两种模式（图1）。本次海试中，“水睛”搭载半导体所海面移动光学试验平台“冲浪者”号（图2），在约1000平方米海域进行了水下高分辨观测，完成了海上走航式观测、定点原位观测等摸底性观测试验，验证了设备具备5900万像素下良好的实时彩色成像功能。图1 水下环视摄像机的下视及环视工作模式（上图下视模式，下图环视模式）图2 搭载冲浪者号走航式观测过程中的“水睛”摄像机此次海试，研究人员利用水下摄像机多次完成了礁盘生态系统的观测，拍摄了大量的珊瑚、海星、贝类、鱼类等，形成了水下光学彩色图像库（图3），可用于海洋光学图像处理、目标识别等算法研究。图3海域美丽的珊瑚、鱼类、海星、砗磲等除珊瑚及鱼类等生物要素外，本次海试中，在海底还发现了生物附着的碗和盘子各一只（图4）。图4 生物附着的盘子和碗此次海试由半导体所和南开大学共同组织完成，除“水睛”摄像机外，还利用多参量海洋水体测量系统完成了海洋温盐深、核素、水体光学衰减系数等海洋水体多物理化学参量采集。相关工作得到了南方海洋实验室、中科院青促会项目的经费支持。 图5 项目团队及设备在海试现场

近日，由中国科学院西安光机所吴国俊研究员牵头，联合青岛海洋科技中心、国家海洋技术中心、厦门大学、自然资源部第二海洋研究所等多家科研机构联合承担的某国家重点研发计划项目取得重要进展。项目将自主研制的多类海洋生物化学原位传感器（硝酸盐、叶绿素、多环芳烃、溶解氧、下行辐照度等）搭载国产“海燕”水下滑翔机在南海西沙海槽盆地区域顺利完成海试，成功实现了高时空分辨率的海洋环境长期原位观测，连续获取最大深度达1000米的生化参量深海剖面17个，有效验证了温度、压力等环境因素对参数观测的影响、传感器长期漂移、深海光学探头高集成度封装等多项关键技术。这是我国首次通过水下滑翔机搭载自研传感器的方式获取深海生物化学剖面数据。 水下移动平台搭载传感器是同时满足多学科、多参数同步海洋观测以及多过程、多界面、多尺度综合观测的重要手段。本项目正是利用这种试验手段，实现大范围、高时空分辨率生物化学剖面参数获取，以此填补跨学科、跨尺度观测空白，丰富我国海洋科学研究方式，为复杂的全球系统提供新的理解。此外，联合团队所研制的适合移动观测的海洋生物化学传感器为首创，这将显著提升我国海洋自主观测能力。突破的传感器多项关键技术，对于推动国产海洋高端传感器产业化应用提供了坚实基础。 本次海试同步进行了与国际先进传感器（Aanderaa4330、SeaOWL等）的比测，剖面浓度变化趋势、拐点深度和绝对浓度等比测结果吻合度高。后续联合团队将深入开展BGC-Argo/BGC-Glider两类示范应用。海试现场（图片来源于中国科学院西安光学精密机械研究所）部分比测数据（图片来源于中国科学院西安光学精密机械研究所）

黏附材料在工程材料领域有非常重要的应用，然而在高强度、高湿度（水下）的应用环境中（渔船、游船、划艇、潜艇等），水分子极易破坏胶黏剂的黏合界面，导致功能失效。市面上现有的大多数胶黏剂水下黏附强度低、耐水性弱，无法满足长期的水下应用需求。因此，开发具有较强界面黏合力、耐水性和机械耐受性的黏附剂是工程应用和技术领域的挑战之一。 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室周峰研究员团队与兰州大学梁永民教授团队合作，基于分子链软硬片段设计制备了一种具有优异水下黏附性、耐水性和机械耐受性的湿黏附材料（SRAD）。 研究成果以“Molecular Engineering Super-Robust Dry/Wet Adhesive with Strong Interface Bonding and Excellent Mechanical Tolerance”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，兰州大学高璐瑶博士为论文第一作者，兰州大学梁永民教授，兰州化物所麻拴红副研究员和马延飞助理研究员为通讯作者。 图1 高性能黏附胶SRAD的设计理念研究人员通过在高分子聚合物中引入黏附功能组分，并协同考虑聚合物网络柔性与刚性之间的平衡，最终获得黏附力和内聚力适配的高分子黏附材料。该黏附胶表现出优异的黏附性能，包括强大的界面黏合性，在金属、合金、塑料、木材和陶瓷等各种基材上均具有较高的黏合强度（干态max：7.66 MPa，湿态max：2.78 MPa）；高耐水性，在水中浸泡半年后仍具有稳健的黏合强度（2.11 MPa）；强机械耐受性，静态浸入水中180天后的胶黏剂@Al(在铝基底上进行的黏附)可承受30N负荷下的30次机械加载-卸载循环。 图2 SRAD的黏合强度随水下存放时间的变化图3 SRAD在多种基材的干/湿黏合强度图4 SRAD的黏合强度测试在高分子黏附胶中，分子链片段的柔性和刚性占比对其黏附性能具有重要的影响，极大地控制着界面黏附力和内聚力的适配性，进而决定高分子黏附材料的黏附强度、耐水性和机械耐受性。研究人员通过协调分子网络柔性和刚性之间的平衡，设计制备了一种新型超级黏附胶，在陶瓷、木材、塑料和金属的各种基材上呈现出高的黏合强度（~7.66 MPa）；在高速流体剪切、静态负载和动态机械微动等恶劣环境下，表现出强大而持久的黏附性能，该研究为发展新型高性能黏附材料提供了一定的指导。 以上工作得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、山东省自然科学基金、中科院青促会和中科院特别研究助理项目等的支持。

可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号，从而达到实时监测的目的，在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器，由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构，提高传感器的传感准确性和稳定性，甚至实现对人体运动状态的实时感知。 　　尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展，并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域，但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题，限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来，通过对导电凝胶进行耐水性能的设计，研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用，促进了该领域的研究快速发展 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础，在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。 　　在该综述中，作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结，归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略，并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点，从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外，探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响，并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外，对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总，着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展，并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足，为未来的水下传感研究指明了方向。 　　尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果，但该领域的发展尚处于起步阶段，仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异，相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明；耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法，亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估；在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力，例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。 　　为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求，需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术；如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成，尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。 　　该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用 　　(中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)

了解海洋环境对各种水下任务至关重要，如资源的探测和水下结构的检查，没有自主水下航行器（AUVs）的介入，这些任务就无法进行。由于机载电池和数据存储容量不足， AUVs在执行水下探索任务也会受到限制。水下对接站的出现能够很好的解决这一问题，它能够为水下机器人提供水下充电和数据传输。然而在动态海洋环境中，浑浊和低光条件是阻碍成功对接的关键挑战。在本文中，研究人员提出了一种基于视觉的引导方法，使用锁定检测以减轻浊度的影响，同时屏蔽杂光和噪声。锁定检测方法锁定位于对接站灯标的闪烁频率，并消除其他频率无用光的影响。该方法使用两个固定频率发光的信标，安装在模拟对接站和一个sCMOS相机（鑫图Dhyana 400BSI）上。概念验证实验结果表明，该方法能够识别不同浊度下的信标，并能有效地剔除不需要的杂散光，而且不需要对基于视觉的引导算法做单独的图像处理。图1 锁定检测原理图 (a) 在清澈的水中拍摄的带有有源光信标的原始图像，调制频率为63 Hz，安装在中间的模拟停靠站上，两个背景光源发射频率为55 Hz和0 Hz。图 (b) 将锁相检测后的二值化结果应用于63hz。图 (c) 将锁定检测后的二值化结果应用于55hz。鑫图相机推荐Dhyana 400BSI V3视觉导航技术配合计算机视觉算法能够在定位精度高、不易被外部探测、可执行多任务等方面优于其他导航技术，但在水下环境中会受到光线的衰减和散射。此外，水下机器人在深海中吹起的泥浆会造成浑浊，这使得基于视觉方法的适用性更具挑战性。Dhyana 400BSI相机供了实验所需的灵活性，具有高速和高信噪比，能够在噪声中提取微弱的信号，配合软件获取图像的拍摄时间序列以实现lock-in time检测。参考文献Amjad R T, Mane M, Amjad A A, et al. Tracking of light beacons in highly turbid water and application to underwater docking[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

3月14日，由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头承担的国家重点研发计划“国家质量基础设施体系”重点专项(以下简称“NQI专项”)“水下探测网与目标感知量值溯源关键技术研究”项目实施方案论证会在中国计量院昌平院区召开。中国计量院副院长杨平及相关部门负责人、项目和课题负责人、各承担单位代表共40余人参加会议。中国工程院院士杨德森、崂山国家实验室副主任刘保华、中国船舶集团有限公司第七〇七研究所副总工杨晔等7位项目领域专家，与来自哈尔滨工业大学的项目责任专家刘俭教授，共8位专家组成项目咨询专家组对实施方案进行论证。会上，项目负责人、中国计量院副院长杨平从项目背景与目标、主要研究内容、技术路线及预期成果等方面汇报了项目的总体情况。来自中国计量院、清华大学、中国计量大学等单位的课题负责人详细介绍了各课题的具体任务及实施方案。项目咨询专家组成员听取了项目和各课题的详细汇报，对项目研究的必要性给予充分肯定，论证了项目实施方案的可行性，并从各自专业角度为项目及课题实施提出了建设性意见，同意通过实施方案论证评审。中国计量院相关部门负责人介绍了项目管理和经费管理的制度办法。据项目负责人杨平介绍，海洋中温度、水色、声压、磁力与重力等参数及其分布场的准确测量，是开展海洋科学研究、气候预报与环境保护、导航与目标识别的重要保障。随着多尺度、多参数、全天候水下探测网的建设，对关键参数的测量能力、探测网的校准能力，难以满足海洋精准测量、水下探测网在线/原位校准需要，响我国海洋开发治理和海洋安全。项目面向海洋水下探测与目标感知对海洋关键参数精准测量及量值溯源的迫切需求，通过开展相关参量的高准确度量值复现新方法研究，研制高稳定性传递标准器与装置，构建集多参数的水下校准平台，在典型水下探测网、海上试验场开展在线/原位校准与现场评价示范应用，解决海洋相关传感器、仪器及水下探测网的在线/原位校准问题。项目完成后，将形成海洋温、光、声、磁、重力等关键参数的精密测量能力、以及水下探测网/标准场的原位校准能力，为提高海洋探测与目标感知精准度提供质量基础保障，服务海洋基础科学研究与海洋装备产业发展。

近年来，湖泊等水生态水环境问题日益突出，存在数量锐减、水域急剧萎缩、水系统衰退、水污染问题突出、功能退化等问题，借助AUV可实现对湖泊等生态环境的系统监测及分析研究。全自动水下自主航行器i3XO EcoMapper AUV，具有实时、效率高、工作强度低、定位准确的优点，能够快速形成层析影像图，提供监测水体水质的空间上分布数据成果，极大地提高了湖泊水生态系统监测评价的机动性和工作效率，极大弥补湖泊水生态系统监测手段的不足，提高湖泊水生态监测自动化水平，为湖泊水生态水环境状况调查与评价、湖泊生态水系规划设计与建设提供重要依据与技术支撑。主要特点性能及应用AUV作为科研工具AUV上还有YSI EXO1多参数探头，配备的传感器可测量电导率/温度、pH值、光学溶解氧、浊度和总藻类。比如智利（以及全球各地）的铁矿场使用AUV监测冷却池的污染情况和浊度，以确保符合当地法令；在湖泊或河道疏浚前，承包商就水深、障碍物和工作范围等细节提供准确的底层测绘；用于研究生教育和水质分析、底层勘测和沿海水道、河口、湖泊和河流现场样本监测的专家研究，以获得基线和持续的环境数据；大学将其用作一种海洋学、环境和相关领域的教学工具；政府机构利用其对水体进行测绘和调查。 尖端技术集成至AUV典型AUV实现侧扫声纳成像和测深测量 - 可为研究人员和科学家提供底部测绘的详细图像。AUV现配备探头，可提供高分辨率的水质数据，一次可测量多达八种不同的水质参数。从溶解氧或pH到浊度和电导率/温度（CT），可在水平和垂直平面提供数据，以更准确地表示实时细微差别。同时AUV可帮助监测潮汐活动、天气模式以及水体的总体健康状况。智能和直观YSI（a xylem brand） 采用先进平台，通过侧扫声纳、多普勒流速仪及YSI水质探头等为用户提供便携式监测工具定制。除了这些先进的功能，AUV还用作一个强大的自主平台，配备任务规划软件，可以通过用户友好性界面和逐步流程轻松编程，安排任何定制化任务。使用GPS坐标和标准来回“割草机”模式，AUV可覆盖并获得必要数据所需的尽可能多的细节。

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色氨酸是一种能溶解在水中的氨基酸盐，具有特定的激发波和发射波长。属有机物质。存在于高生物活性的水系统或工业废水中。因此色氨酸还可作为追踪废水源头的重要参数。 市场上已有的能够测量色氨酸的仪器都很笨重、复杂、昂贵并且需要专业的的人员经过长时间的培训才能操作。这些仪器往往提供大量的数据信息，而最终用户只是需要得到一个简单的色氨酸的相对荧光相应值。 相比之下，Turner Designs的色氨酸监测仪是一种简单、低成本、可以提供0至5V模拟信号输出的水下荧光仪。该仪器体积小巧、轻便，可以和市场上绝大多数接收器或平台集成。同样也可与其他手持多参数仪平台集成。例如，与Turner Designs的C3三光学荧光仪集成时，色氨酸监测仪可以探测低至3ppb的浓度。下图展示了探头输出信号随水中色氨酸浓度的变化曲线：

1月19日，《广东省制造业高质量发展促进条例》（下称“条例”）由省十四届人大常委会第八次会议审议通过，将于3月1日起施行，这是全国首个加快推进新型工业化、建设制造强省的专门立法。制造业是广东的深厚“家当”，也是实现高质量发展的重要“引擎”。据了解，条例共设6章44条，一方面针对性完善了有关实施大产业、大平台、大项目、大企业、大环境“五大提升行动”的制度措施，另一方面聚焦产业共性需求，规定了支持工业用地改造、企业技术改造、技术创新等内容，为广东坚持实体经济为主、制造业当家提供强有力的法治支撑。广汽埃安智能生态工厂的生产线以科技创新为牵引▶▷立法促进技术成果转化目前，广东已形成八大万亿级产业集群、十个千亿级产业集群，是全球产业链供应链最完善的地区之一。如何满足产业集群的共性制造需求，作为企业代表，省人大代表，TCL科技集团公共事务总监、广州华星副总裁邓颖昊感触很深。“TCL华星所在的半导体显示领域有高科技、重资产、长周期的行业特点，中试平台对产业链发展壮大发挥着关键衔接作用。”邓颖昊表示，但这类平台无法直接产生经济效益，对企业成本支出带来压力。在条例调研过程中，邓颖昊曾提出建议，希望条例能重视行业共性研发，鼓励中试平台、共享工厂的发展，对相关平台运营予以奖励支持。令邓颖昊高兴的是，条例回应了产业企业呼声，一方面明确鼓励制造业企业围绕产业集群的共性制造环节，建设共享工厂；另一方面规定应当推动重大科研基础设施与大型科研仪器向制造业企业开放共享，支持科研机构、高等学校与制造业企业开展合作研发，探索从法规层面纾解科技创新投入大、项目研发周期较长、风险较高等实际难题。此外，如何提升产业链供应链韧性和安全水平也是业界关注的焦点。条例就打造先进制造业集群和特色优势产业集群、推动产业基础再造和重大技术装备攻关等作出具体规定。例如，提出要增强本省制造业在核心基础零部件及元器件、关键基础软件、关键基础材料、先进基础工艺、产业技术基础和关键技术装备等领域的影响力和控制力，推动软硬件同步突破，并加快产业核心技术突破和推广应用。以技术改造为抓手▶▷立法保障转型升级支撑推动制造业高质量发展，一方面要抓好新兴产业培育，另一方面也要抓好传统产业改造升级。“技术改造是保持制造业旺盛生命力‘最关键的密码’，也是实现产业转型升级，推动制造业高质量发展的重要工作。”省工信厅副厅长吴红介绍，在调研中发现，许多企业非常关注技术改造、智改数转等工作，但面临成本高、资金和人力投入大、回报预期不明确等问题，导致企业“改不动”“不敢改”。在省政府出台《广东省新形势下推动工业企业加快实施技术改造若干措施》的基础上，条例就此进一步规定，省、地级以上市政府及工业和信息化主管部门应当支持技术改造，推动制造业设备更新、工艺升级、数字赋能、管理创新。站在企业的角度，条例则规定，支持企业采用新技术、新工艺、新设备、新材料对现有设施、工艺条件及生产服务等进行改造提升。除了技改，工业用地改造也是条例聚焦广东实际重点补充完善的内容。省人大常委会法工委经济法规处处长雷斌介绍，条例借鉴和吸纳中山市以“工改”促技改的经验，规定县级以上政府编制国土空间规划应当统筹制造业发展需求，保障制造业用地，应当合理统筹、科学规划、规范推进低效用地再开发，支持工业用地集中成片改造开发，盘活存量用地，提高土地节约集约利用水平，进而助推企业加快技术改造步伐，不断提升竞争力。以优化环境为重点▶▷立法强化资源要素保障制造业的高质量发展，离不开公平开放透明的市场规则和法治化营商环境。在此方面，条例突出营造“大环境”，强调要加强沟通性服务，降低制度性交易成本。具体而言，条例规定，要畅通常态化的政企沟通联系渠道，建立政府主要负责人与制造业企业等市场主体代表，定期面对面的协商沟通的机制，并依法帮助其解决问题。产品标准化是制造业企业创新发展的驱动力之一。华南师范大学法学院教授丛中笑注意到，条例明确提出支持企业建立健全产品质量管理制度、鼓励企业主导或参与制定、修订国际和国家标准、强化企业品牌设计与运营等方面内容。“这将推动制造业企业适应生产要素条件变化，加快实现制造业结构优化升级。”丛中笑说。制造业的高质量发展，也离不开土地、劳动力、资本、技术、数据等资源要素的综合保障。在用地用能方面，条例规定要保障制造业用地，符合条件的先进制造业项目用地指标由省统筹保障。同时，支持工业用地长期租赁、先租后让、弹性年期出让等。规定县级以上政府应当采取减少供应层级等措施，降低制造业企业用电、用水、用气成本。人才是推动制造业高质量发展的重要支撑。为此，条例提出支持制造业企业设立研发机构、加大研发投入、引进和培养科技人才，并规定县级以上政府及有关部门应加大制造业人才的培养、引进和使用力度等。“条例体现了广东遵循市场主导、政府引导、改革引领、开放融合、创新驱动、区域协调的原则，推动制造业高端化、智能化、绿色化、融合化、集群化发展。”丛中笑表示，接下来，期待条例与既有政策形成合力，扎实推动广东制造业高质量发展。