编者按
这是一场以青春的名义向科技难关发起的冲击。千难万险,冲锋者勇往直前。
这是一次用青春的能量向知识高峰发起的挑战。高山仰止,攀登者迎风而上。
这是一趟乘青春的列车去往理想之地的不凡旅程。列车疾驰,窗外繁花似锦。
五四青年节,我们走进“中国青年五四奖章”获得者群体,他们中的很多人,正奔跑在培育发展新质生产力的新赛道上。
他们挥洒汗水、传播智慧、享受青春;他们秉持科学精神、瞄准科技前沿、挺进知识盲区,探索着前沿技术、核心技术、颠覆性技术;他们敢走前人没有走过的路,敢抢国际创新制高点,努力用科技创新成果开创人类社会的美好未来。
他们深知在全球创新形态和国际竞争格局的深刻变化中,惟创新者进,惟创新者强,惟创新者胜。
于是,青春便有了更崇高的意义,便有了中国青年应有的“自信人生二百年,会当水击三千里”的气质。
青春与大国重器牢牢“焊”在一起
讲述人:鞍钢集团钢铁研究院焊接与腐蚀研究所副所长、研究员 胡奉雅
胡奉雅进行焊接接头组织分析。受访者供图
说起钢铁,许多人会习惯性地联想到“工人肩挑手扛、在滚滚热浪中大炼钢铁”的画面。事实上,随着产业转型升级,钢铁工业有了更多科技色彩,许多前沿技术得到应用。
我所研究的焊接技术,素有“钢铁裁缝”之称,以钢材为“布”,以焊枪为“针”,以焊接技术为“线”,为桥梁、船舶等工业重器“量体裁衣”。大概七八年前,我准备独立负责项目时发现:智能化、自动化的高效窄间隙焊接技术在日、美、德等国广泛应用,而在中国海洋领域几乎是零。从此,我带领团队全力升级手中的“针线”。
在鞍钢厂内千余平方米的焊接实验室里,我们经过两年上百次的实验,终于打破了国外技术垄断,实现了窄间隙焊接技术的智能化、自动化。随后,我们不断突破工艺瓶颈,把焊接效率提高了10倍以上,如今能够焊接全球最厚的水电用钢,还能焊接全球强度最高的深海用钢。
面对钢铁的“庞然大物”,我和团队却拿出“绣花”般的劲头,丝毫不马虎。
今年3月,某合作企业突然反馈:我们新研发的焊接材料使用后,经探伤设备检测到内部有气泡。一个微小的气泡,肉眼不可见,符合二级探伤标准,但我和团队心中却警铃大作——这可是深海设备!它在万米海底下承受的压力,相当于一吨重的小汽车全压在一根手指尖上。丝毫的偏差,都可能导致意想不到的后果。
此时,距样机上线只剩15天了,时间异常紧迫。我们还是决定,克服一切困难返工——潜心研究了两三年的新技术,毕其功于一役。
第一时间,我们抵达施工现场,用实验的标准焊了一遍,没有异常。看来问题不在材料本身,在其他环节。压力一下子变大了——这份焊材,从鞍钢出厂,历经沈阳、武汉、常州3地加工,逐一排查要绕大半个中国。
“救火队又上线了!”大家一边自嘲着,一边抓起行囊赶赴下一个工厂。切割,酸洗,打磨,拉丝……我们对每个步骤一一采样,送回实验室排查推导,再返回工厂跟踪指导。时间紧迫,我们等不及货运,就自己背着几十公斤的焊材到机场,亲手将几百根焊丝剪切、打包、托运,带回鞍钢。最终,我们以惊人的效率解决了问题,还顺便帮下游工厂改进了制作工艺。负责人为团队点赞称:你们为工厂开发新工艺提供了一套全新的、严谨的模式。
在用新材料、新技术改造焊接工艺的探索中,我们这个青年突击小队不断遇到问题,也不断解决问题,练就了全球领先的技术,也把青春同祖国牢牢地“焊”在了一起。
刚来鞍钢时,我曾听到一位老专家说,梦想是退休后走遍用他生产的钢板建造的桥梁。那时,我看到了前辈眼中的光。
如今,我和团队把不同钢材“绣”入中国万米深潜器、港珠澳大桥、华龙一号等大国重器。我也憧憬着,有朝一日为后来人讲述我们这代人的青春与梦想,让他们看见我眼中的光。
(光明日报记者李丹阳采访整理)
“追光”路上,只争朝夕
讲述人:37000cm威尼斯现代工程与应用科学学院教授 谭海仁
谭海仁进行光伏组件研究。受访者供图
“24.2%!”至今,我依然清晰记得这个数字和它诞生的不易。这个数字是当时我和团队制备的大面积叠层电池的光电转换效率,相关成果不仅在能源科学的国际顶级期刊上发表,还成为我国首个被收录于太阳电池效率世界纪录表的叠层太阳能电池成果。
我们都知道,“双碳”目标是重大战略决策。发展清洁低成本的太阳能光伏发电,是促进产业绿色化的重要方式,是实现“双碳”目标的技术保障。我的研究关注钙钛矿光伏叠层电池技术的突破,钙钛矿比传统晶硅太阳能电池有更高的光电转化效率;叠层光伏技术比传统的单层光伏电池有更好的灵活性和适应性。
在光伏电池的众多技术指标中,光电转化效率格外重要。一般来说,安装光伏电子板的成本是固定的,同样面积的光伏板如果能够输出更多的电,那每一度电的成本就降低了。只有成本降低,光伏技术才有可能走进千家万户,才有可能在能源市场上与化石能源进一步“分庭抗礼”。
四年前,钙钛矿叠层光伏电池做到24.2%的光电转化率并不容易。我研究的叠层光伏技术,可不像把两张白纸叠放在一起那么简单。要知道,将两层只有几百纳米的材料通过互连层叠加在一起,是个艰难的课题,只有叠加得更精确,我们才能得到更高的转化率。
打个比方,画油画时,通常需要等待第一层颜料干燥并形成稳定的膜,才能在这一层上继续绘画。而互连层,就相当于那层“膜”,如果没有它,两层钙钛矿就会互相溶解。互连层与两层材料怎样叠加才能使电池光电转化率更高?为了找到这个问题的最优解,那段时间,我每天三分之二的时间都“泡”在实验室,带着近20人的团队花了整整一年多时间,终于初步实现了薄薄两层钙钛矿叠加,其间我也记不清失败了多少次。
2020年,24.2%的转化率获得了国际权威机构的认证。我和团队成员们一鼓作气,趁热打铁。在接下来的四年里,26.4%、28%、29.1%、30.1%……实验数据不断刷新着世界纪录。到现在,我和团队共有七项叠层电池的世界纪录被收录,其中有五项是对自己成果的超越。
不断刷新转化效率的同时,我并没有忘记我的初心是希望光伏技术能在更多场景中使用,真正走进千家万户。2023年,我们主导建设的全球首条全钙钛矿叠层光伏组件研发线正式投产;2024年1月,完全自主设计、设备构成实现100%国产化的150MW钙钛矿光伏组件项目投入量产。未来,我还要努力让钙钛矿太阳能电池可以在建筑光伏、电动汽车、可穿戴设备、空间探索甚至地面光伏电站上获得广泛的应用。每当想到这里,我总觉得时间不够用,“追光”路上,还有很多事情等着我去做。
(光明日报记者殷泽昊采访整理)
向6G技术的“无人区”挺进
讲述人:紫金山实验室6G关键技术攻关团队
紫金山实验室6G关键技术攻关团队开展研讨。受访者供图
2G、3G、4G、5G……到我们团队正在加紧攻关的6G技术,人们为什么要不断追求网络通信技术的迭代升级?
与5G相比,6G网络将提供更高的数据传输速率、更低的延迟、更可靠的连接。6G技术带来的变化仅此而已吗?不。试想一下,人们动动手指,就能精准操控井下240米深处的采煤机,实现远程“一键采煤”;医生远程操纵300公里以外的手术机器人,为患者完成高难度手术,时延不超过6毫秒……6G扩展了传统移动通信的边界,将通信与AI等技术融合起来,从原来的只提供连接服务发展为提供综合信息服务,它能为各行各业注入新发展动能、提高生产效率。
2018年,紫金山实验室6G关键技术攻关团队成立。到了2019年,世界上一些国家先后启动了6G研究。可以说,我们的研究像是在“无人区”前行,没有前人的技术可以参考借鉴。尽管如此,我们信心十足。因为在我们的团队里,有超过七成的成员年龄在35岁以下,这个年轻的团队有冲劲、肯钻研,这是我们从事这项意义非凡的事业的底气。
去年,我们成功研发了一套内生智能实时控制系统。看上去只是一小步,但背后的难处,每一个团队成员都深有感触。研发的第一步就是数据收集,在搭建的室内测试场中,团队前期研发的智能网络系统无法稳定工作,导致采集的数据无法被采用。大家逐条分析排查,花费一周时间才找到原因:受限于室内空间,在团队所搭建的室内测试场中,射频单元彼此之间间隔远小于实际情况,因此射频单元间干扰非常大,导致团队自研系统无法正常解码信号。
我们一时半会儿找不到合适的室内试验空间,项目节点又迫在眉睫。为此,我们每天将沉重的设备搬运至室外开阔的地面广场或地下停车场,搭建临时的室外测试场进行系统调试和数据采集。最终,系统稳定性问题被解决,团队成员也采集到了可靠的数据,得到了满意的结果。
解决数据收集的问题只是“万里长征第一步”,后来研发的过程不断遭遇各类难题。不过,我们始终坚信“可以解决问题一次,就可以解决第二次、第三次”。正如团队里一位95后研究人员所说,经历了“希望的火焰被反复点燃又浇灭、浇灭又点燃”后,我们最终成功研发出一套内生智能实时控制系统,成果顺利通过了相关部门的验收,各项技术指标均超过严格的标准。
这,仅仅是给6G这栋摩天大楼添上了一块砖而已。我们团队由众多项目组构成,每一个项目组都在自己的细分领域里深耕,为这座大楼制作一块块质量过硬的砖瓦。要实现6G技术的全面突破,任重而道远。我们不怕遇到困难,我们希望在科研过程中不断积累经验,加快迈向目标的脚步。
(光明日报记者殷泽昊采访整理)
用自研技术,驱动新能源汽车加速跑
讲述人:中国一汽研发总院电机电驱动开发部高级主任 王斯博
王斯博在研究电驱系统。受访者供图
2010年,我投身新能源汽车研发时,不少技术方案都由一些外国企业牢牢把控,我们处处受制于人。那时我便知道,不能一味跟跑,要开辟自研路线。
十年磨一剑。得益于国内相关技术发展及一汽集团的大力投入,我和团队挑战了全新的电驱动系统技术路线。2021年,我们突破了关键核心技术,打破欧美的技术壁垒,实现后发赶超;今年,搭载我们自研的超高速高效电驱动系统,红旗某车型首发了22500转/分钟转速及96%最高效率,跑在了行业前头。
从跟跑到领跑,变的,是日新月异的技术,不变的,是我们科研人员始终保持的冲刺姿态。
回想3年前,我们的上一代产品已实现15000的转速,达到了行业前沿水平。下一步是什么?没有标准答案。这是所有新兴技术必然面临的挑战:你没法再踩着前人的脚印走了,只能依靠自己的行业视角和技术积淀,进行模糊决策。
这回,我们给自己定了个“极限挑战”——22000转以上!别看只是数字往上加,这可不是量变,而是质变了,对材料、热、震动等多维度的构造,都要突破极限,甚至重新设计。为了完成这个“不可能的任务”,我们这个年轻团队倾力投入,不断优化方案,不断推翻、重来,常常讨论得废寝忘食,结束时才发觉已是夜里两三点钟。
创新,在一次次“头脑风暴”后成型了。比如在控制方面,超高速的电驱需要“超强大脑”进行控制,就像指挥家指挥一支庞大的乐团一样。为此,工程师们开发了全工况变频控制方案,控制时序偏差低于百万分之一秒,相当于有高水平指挥家同时指挥千人的乐团演奏美妙的乐章。为了从其他制造行业找灵感,我们自己动手拆解工业电机,研究装配生产线,最终设计出新能源超高速电机转子液氮冷装配的方法。
18000,18500,20000……历经了三四年时间,我们在不断试错、重来中“波浪式”前进,直到与那个看似遥远的目标“巅峰相见”。
只是,我们仍不敢停歇。当前,新能源汽车产业不断跑出“加速度”,成为培育新质生产力的重要引擎。为了加速技术落地,让科技创新成果为客户创造价值,我们研发团队正朝着“销售式研发、货架式供给、传播式技术”的方向改进工作。大家走出实验室,到产业上下游广泛调研,根据市场方向研发、储备更多技术,争取摆满技术的货架,供用户按需取用。
适逢高质量发展的大好机遇,我们已经准备好,随时迎接新的“极限挑战”。
(光明日报记者李丹阳采访整理)
(本期选题支持:光明日报社机关党委)