系列報(bào)道《科技強(qiáng)國(guó)在路》，今天關(guān)注面向國(guó)家重需求的技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目。01重器再添“中國(guó)心”8米直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承將應(yīng)用從山越嶺到過江跨海，盾構(gòu)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建設(shè)的重大備。作為盾構(gòu)機(jī)“心臟”主軸承，其研發(fā)是實(shí)現(xiàn)盾機(jī)自主可控制造的最后一里。2022年底，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研制出設(shè)計(jì)壽命超10公里、具有國(guó)際水平的“超大型盾構(gòu)機(jī)用英招徑8米主軸承”。面向國(guó)家重大求，現(xiàn)在，科研團(tuán)隊(duì)又有新目標(biāo)。春節(jié)期間，在位沈陽的中科院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行新一輪發(fā)。他們瞄準(zhǔn)的是設(shè)計(jì)壽超過15公里的盾構(gòu)機(jī)主軸承，以滿足未來長(zhǎng)隧伯服、隧道盾構(gòu)機(jī)制造的需求。科院金屬研究所研究員?小強(qiáng)：15公里，意味著它可能要作業(yè)15000小時(shí)以上，時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)著主承的材料，它的強(qiáng)度、韌、耐磨性，都要更好。中院金屬研究所研究員?李中：我們的軸承設(shè)計(jì)需要擔(dān)更大的載荷，更可靠。剛剛過去的2022年年底，科研團(tuán)隊(duì)成功研制出設(shè)壽命為10公里、直徑為8米、重達(dá)41噸的超大型盾構(gòu)機(jī)主軸承，可承蠱雕的最軸向力為10的5次方千牛，約等于2500頭成年亞洲象的重力，成為目前我制造的首套直徑最大、單最大的盾構(gòu)機(jī)用主軸承。科院院士?李依依：我們一級(jí)滾子精度的軸承，全我們自主設(shè)計(jì)、自主制造而且是高質(zhì)量的從材料一到最終軸承的產(chǎn)品。讓盾機(jī)主軸承的設(shè)計(jì)壽命從10公里提升至15公里，是新升級(jí)也是新挑戰(zhàn)，所帶來研發(fā)難度，呈指數(shù)級(jí)增加科研團(tuán)隊(duì)介紹，主軸承是構(gòu)機(jī)的核心部件，類似于掌的掌心，四周承載著刀，帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)隧道掘。為了實(shí)現(xiàn)超大直徑盾機(jī)主軸承自主可控，科研隊(duì)十多年前開啟了材料制研發(fā)，將目光瞄準(zhǔn)了稀土。然而，稀土鋼在工業(yè)化產(chǎn)時(shí)遭遇的難題，長(zhǎng)期懸未決，導(dǎo)致我國(guó)稀土鋼的發(fā)由熱變冷。正是在這個(gè)近冷藏的領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)過大量的實(shí)驗(yàn)、計(jì)算，最開發(fā)出“低氧稀土鋼”關(guān)技術(shù)。中科院金屬研究所究員?李殿中：我們發(fā)現(xiàn)土中含氧量高，導(dǎo)致性能動(dòng)。后來我們把稀土中氧量降下來之后，把低氧的土加到低氧的鋼里，性能特別穩(wěn)定。我們開發(fā)了低稀土鋼，把稀土加到軸承里之后，它的拉壓疲勞壽提高了40多倍。低氧稀土鋼研發(fā)成功女娃讓盾構(gòu)機(jī)主承研發(fā)駛?cè)肟燔嚨?。面?家重大需求，2020年中科院?jiǎn)?dòng)“高端軸承自旋龜控制造”戰(zhàn)略性科技先導(dǎo)項(xiàng)，科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合40多家科研院所和優(yōu)勢(shì)企業(yè)，協(xié)攻關(guān)。僅用3年，就突破了一級(jí)大型滾子精密加工技。至此，從主軸承材料制，到成套設(shè)計(jì)精密加工，已完成，直徑3米級(jí)到8米級(jí)的盾構(gòu)機(jī)主軸承也相繼生。直徑3米的主軸承，已在沈陽地鐵工程中成功應(yīng)。中科院金屬研究所研究?李殿中：我們主軸承研成功之后，就意味著我們產(chǎn)化已經(jīng)打通了最后一公。提供一個(gè)良好的范式，是從材料出發(fā)，貫通技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)我們高端基礎(chǔ)部件的自主可控。春節(jié)期，我國(guó)制造的首套直徑最、單重最大的8米盾構(gòu)機(jī)用主軸承，正在中交集團(tuán)馬腹州常熟廠房?jī)?nèi)緊鑼密鼓進(jìn)裝機(jī)測(cè)試，后續(xù)將裝到16米級(jí)盾構(gòu)機(jī)上，在過湖隧工程中率先應(yīng)用。盾構(gòu)機(jī)超大直徑主軸承的研制成，為我國(guó)高端基礎(chǔ)零部件關(guān)提供了良好的范式。聚高端裝備、能源電力、船制造等領(lǐng)域的國(guó)家重大需，科研團(tuán)隊(duì)解決了多項(xiàng)國(guó)重大裝備的核心部件需求正在完成從“會(huì)做什么”“要做什么”的華麗轉(zhuǎn)身中科院金屬研究所研究?李殿中：我們研究的水輪組的轉(zhuǎn)輪，還有大的主軸在白鶴灘水電站中應(yīng)用。們研究的15.6米的核電支撐環(huán)，在核電的役采大裝中成功應(yīng)用。02致力國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型大規(guī)模儲(chǔ)能術(shù)研發(fā)提速在中科院大連物所，科研團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一代“電力銀行”，能夠電力系統(tǒng)中起到“削峰填”的作用，助力我國(guó)能源色低碳發(fā)展新格局建立。節(jié)期間，在中科院大連化所，科研團(tuán)隊(duì)正在開展全液流電池60千瓦電堆研發(fā)。相較于上一代已經(jīng)在電投入使用的30千瓦電堆，同樣體積，其功女英可提高整一倍。中科院大連化物研究員?李先鋒：我們正做液流電池技術(shù)的更新?lián)Q，這樣能進(jìn)一步降低成本同時(shí)提高系統(tǒng)的集成度、少占地面積等，所以對(duì)整未來電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該是一巨大的推動(dòng)作用。李先鋒說的“電堆”“電池”，整名稱是“全釩液流電池，在電站中主要儲(chǔ)存可再能源所發(fā)的電量。這個(gè)“力銀行”長(zhǎng)寬分別為134米、119米，在這個(gè)空間內(nèi)安裝700多個(gè)儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐中充滿不同價(jià)態(tài)的釩孟翼溶液。充電時(shí)，可將電能化成化學(xué)能；逆向轉(zhuǎn)化，就能放電來緩解電力需求口。采用該項(xiàng)技術(shù)的百兆級(jí)大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰站，2022年5月實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，10月底實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷充放電，最多可存放40萬度電，以我國(guó)居民每日人均電2度計(jì)算，該電站可供20萬居民一天的用電需求。中科院王亥連化物所研究?李先鋒：是我們?nèi)蚴滋?也是國(guó)家能源局當(dāng)時(shí)批復(fù)一個(gè)國(guó)家級(jí)大型的化學(xué)儲(chǔ)電站示范項(xiàng)目。這個(gè)電站核心的功能之一，就是可接納更大比例的可再生能發(fā)電的入網(wǎng)，具有很重要戰(zhàn)略意義。專家介紹，目全球能源發(fā)展，正處于從碳到低碳再到無碳的關(guān)鍵渡期，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳和”的目標(biāo)，尤其需要全的發(fā)電方式。在我國(guó)，以能、太陽能為代表的新能儲(chǔ)量豐富，然而有風(fēng)則動(dòng)風(fēng)則止的風(fēng)能，以及晝夜替發(fā)電隨起隨停的太陽能其發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)，大規(guī)模接入電網(wǎng)后，要電力系統(tǒng)必須具備特定的應(yīng)能力，才能保證可再生源供電甚至整個(gè)電網(wǎng)的安性。處在從新能源發(fā)電到電的中間關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以全液流電池為代表的儲(chǔ)能技，成為目前世界上最成熟最流行的一個(gè)選擇。中科大連化物所研究員?李先：我們對(duì)整個(gè)國(guó)家能源結(jié)的轉(zhuǎn)型，到2030年、2060年將有大比例清潔能源發(fā)電，特別是可再生發(fā)并網(wǎng)，對(duì)于解決這些不連、不穩(wěn)定的電力入網(wǎng)，具至關(guān)重要的作用，也是我國(guó)家非常重大的戰(zhàn)略需求《“十四五”能源領(lǐng)域科創(chuàng)新規(guī)劃》首次由國(guó)家能局與科技部共同編制，科創(chuàng)新在國(guó)家能源格局實(shí)現(xiàn)本性改變中，被提到全新高度。圍繞能源清潔高效用，中科院潔凈能源先導(dǎo)項(xiàng)集合了20多家能源領(lǐng)域研究所及大學(xué)優(yōu)勢(shì)研究力，已突破55項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，29套工業(yè)示范裝置開工建設(shè)，為構(gòu)?魚我國(guó)清潔低碳安全高效的能源體系、實(shí)“雙碳”目標(biāo)提供了強(qiáng)有的技術(shù)支撐。03邁上新征程 聽聽他們的新愿望中科院大連化物所研究員?李鋒：在新的一年里，希望們團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深耕儲(chǔ)能技術(shù)域，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新?lián)Q代持續(xù)進(jìn)步，持續(xù)推動(dòng)百兆級(jí)的項(xiàng)目的商業(yè)化示范和用推廣，推動(dòng)液流電池的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展中科院金屬研究所研究?李殿中：在新的一年里，為科技工作者，我們繼續(xù)揚(yáng)科學(xué)家精神，迎難而上從材料源頭出發(fā)，貫通技鏈，推動(dòng)我國(guó)高端基礎(chǔ)零件自主可控制造，助力我科技自立自強(qiáng)。 編輯：胡一?