成品油管道顺序输送甲醇技术发展现状与展望

摘要:【目的】随着“碳达峰、碳中和”战略加速落地,传统油气消费结构发生深刻变革,石油天然气需求增速趋缓,现有油气管道年均利用率下降。甲醇作为能源绿色低碳转型的关键载体,依托成品油管道顺序输送可实现长距离、规模化的输送目标,同时可盘活大量闲置或处于低负荷运行状态的管道资产,提升输送设施的整体利用率。国内外成品油管道顺序输送甲醇工程经验较少,相关研究不充分。甲醇与成品油物化性质存在显著差异,使得成品油管道顺序输送甲醇面临材料相容性、关键设备设施适用性、混油机理与控制、运行安全保障、管道设计与标准规范等难题。【方法】分析了成品油管道顺序输送甲醇工程发展现状,梳理了利用成品油管道顺序输送甲醇所面临的核心科学与技术挑战,提出研究展望与发展建议。【结果】材料相容性是核心挑战:碳钢、铝合金等金属材料在含杂质甲醇环境下存在腐蚀与应力腐蚀开裂风险,氟橡胶等非金属密封材料在甲醇环境中的溶胀失效风险显著高于成品油环境。关键设备设施需进行适应性分析与针对性改造:需评价成品油储罐防腐涂层、氮封系统、防爆设计及运维体系等方面的适应性;需分析成品油泵的材料、密封结构、气蚀与混油控制等在甲醇输送环境下的适应性;需明晰阀门的材料兼容性、密封可靠性、安全防护设计等问题。混油机理及控制是难点,需构建“机理-预测-控制-处理”全链条技术体系。需系统性研究成品油管道顺序输送甲醇的泄漏扩散演化规律,明晰事故演化特征,形成运行安全防控与应急处置技术。【结论】在此研究基础上,亟需开展工程示范,建立和完善成品油管道顺序输送甲醇标准规范体系,为中国成品油管道实现低碳化功能转型与资产高效利用提供理论支撑和实践指导。

飞机雷达罩涂层材料研究进展

摘要:雷达是飞机的“眼睛”,也是飞机制导的重要部件,须通过雷达罩进行防护。由于雷达部件主要位于飞机头部,服役环境复杂,雷达罩材料须具备高透波、耐雨蚀抗冲击、抗静电等特性。然而,雷达罩材料主要为玻璃钢复合材料,其耐雨蚀和抗静电性能差,雨水侵蚀和静电积聚会干扰雷达信号传输,影响飞行安全。因此,采用耐雨蚀抗静电的涂层是有效的防护手段。本文重点综述飞机雷达罩涂层系统的特点和国内外研究现状,并展望涂层材料的发展和研究方向。作者根据飞机雷达罩的服役环境特点总结涂层的性能要求,并对耐雨蚀抗静电涂层系统的结构特点、防护机理及国内外研究进展进行分析。国内对飞机雷达罩涂层材料的研究起步较晚,涂层经过非弹性涂层到聚氨酯弹性涂层的迭代,又在聚氨酯树脂上进一步改性优化,提高了耐候性。而在抗静电涂层方面,还面临导电性能与介电性能的平衡以及涂层性能稳定性等难题。最后,简要分析飞机雷达罩涂层材料的发展,并建议在未来从涂层材料性能随环境因素的变化规律、涂层材料的损伤失效机制和涂层材料的多功能性兼容三个方面进行深入研究。

电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺研究进展

摘要:电子束粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突出特点,是国内外竞相发展和应用的金属增材制造技术之一。近年来,国内外在电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺方面取得多项突破性进展,长期困扰该技术创新发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题已经得到了有效解决,并且涌现出多种新成形工艺和成形质量在线监控技术,在高熔点、高反射率、脆性难加工金属材料复杂构件增材制造方面展现出更加广阔的应用前景。本文从装备发展、在线监控和成形工艺三个方面,对国内外近年来电子束粉末床熔融增材制造技术的新进展进行了综述,并对其发展趋势、面临的技术挑战和应用前景进行了分析和展望。

人工智能在先进材料研发中的应用

摘要:综述了人工智能(artificial intelligence,AI)在材料成分与结构设计、性能预测、合成优化及工业实践中推动材料研发从经验试错向智能设计范式转型的前沿进展。通过融合数据驱动方法、物理嵌入建模与自主实验系统,AI 实现了跨尺度性能高精度预测、极端性能材料的逆向设计、合成工艺智能优化及缺陷无损检测等,显著缩短了研发周期并突破了传统试错研发周期长、实验成本高且难以系统逼近材料性能极限等瓶颈。归纳了AI 在稳定晶体高效筛选、辐射制冷材料定向开发等典型案例中的利用晶体图神经网络高效筛选大量稳定化合物,以及通过深度生成模型实现性能创纪录的辐射制冷材料逆向设计等突破,阐述了少样本学习、迁移学习及物理机理融合等技术对数据稀缺和多尺度建模等挑战的应对方案。未来,AI 将推进材料研发向数据驱动、自主决策和智能迭代的高阶范式加速跃迁。

铝水解-聚合形态及机理研究进展

摘要:铝水解聚合形态长期以来是分析化学、材料科学、农业科学、地球化学、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿。 铝形态主要分为3种形态: 单体羟基形态、聚合羟基形态、溶胶或凝胶形态。 现今主流铝形态分析研究方法有Al-Ferron逐时络合比色分光光度法、27Al核磁共振(27Al NMR)法和电喷雾电离质谱(ESI-MS)。 铝聚合形态中Keggin结构的聚十三铝(Al13)、聚三十铝(Al30)形态具有高正电荷密度和高稳定性等优点,对无机高分子混凝剂开发具有重要意义。 本文介绍了铝水解形态分布、铝形态主要分析方法以及铝水解聚合机理,总结和归纳了Al13和Al30形态的形成机理及其应用,并对铝水解-聚合未来研究方向进行了展望。

基于机器学习方法的冷轧硅钢磁性能预报模型研究

摘要:冷轧硅钢生产路径长,过程工艺控制复杂,在最终成品退火工序进行离线检测磁性能的生产组织模式,无法满足在中间工序进行过程工艺纠偏来提升产品性能稳定性的质量管控要求。本文利用XGBoost、LightGBM、多层感知机MLP等机器学习算法,通过对比不同算法的优劣,采用XGBoost和LightGBM 算法构建的磁性能预报模型可满足大生产条件下选择性采纳应用的要求,可支持实现各中间工序的生产过程中预报成品磁性能水平,从而达到指导过程工艺调整,并进而稳定最终成品磁性能的目的。

低成本大规模绿色氢电生产与低成本大容量长时储能

摘要:能源是国民经济的命脉。发展高效低成本大规模绿色氢/电生产技术和低成本长时氢/电储存输运技术,可为巨量CO2减排和足量廉价绿色氢/电供给提供可靠的核心支撑,并为构建新型绿色能源供给体系、保障国家能源安全和实现“双碳”目标提供战略性科技保障。基于该背景,本文分析了当前我国能源供给结构的根本性缺陷和重大需求,阐明了化石能源和可再生能源转化的本质,并指出了能源转化过程中的三个关键科学问题:可再生能源制氢等载能体的高效转化及存储机制、波动性电源直接制氢等载能体的系统集成及优化、含碳能源制氢等载能体与转化利用过程的多目标有机统一。针对关键科学问题,本文综述了能源科学领域近年来通过自然科学和基础科学等多学科交叉所取得的主要进展和成就,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。

深度学习技术在油气勘探中的研究进展与应用挑战

摘要:随着全球能源领域“数智”及人工智能时代的到来,油气勘探面临着前所未有的机遇和挑战。深度学习技术作为人工智能领域的重要分支,在油气勘探中应用场景广泛,对其综合分析可为解决新时代油气勘探中复杂问题提供新的思路和方法。为此,通过深度学习技术在地震勘探、测井、岩石薄片鉴定、油藏地质建模、油气大模型等勘探领域中的应用综述,重点阐述了卷积神经网络(CNN)及其变体在地震勘探中的应用,分析了其优势与局限性,并根据目前深度学习技术面临的挑战,指出了油气勘探领域对大模型的探索方向和应用潜力。研究结果表明:①深度学习技术已广泛应用于地震资料解释、测井分析、油藏评价等油气勘探领域,以CNN 为代表的深度学习方法在去噪、速度建模、构造解释、地震反演等地震资料的处理与解释方面展现出巨大的应用潜力;②深度学习技术在测井评价、岩石薄片鉴定、油藏地质建模、油气大模型等任务中不仅能有效地提升勘探效率和精度,还能从复杂数据中发现新的规律,提出对油气勘探中非线性问题的解决方案;③深度学习技术在训练数据的质量及代表性、数据集的整合和共享、技术合作与交流等方面还存在问题与挑战。结论认为,基于大数据的深度学习技术将是未来油气勘探的主要技术手段,应建立一套完善的数据管理框架,注重数据标准化和质量控制,创新或持续优化现有模型,加大数据整合与共享,注重地质复杂性和非结构化解释等方面工作,以上工作将有助于推动油气地质勘探领域的科技进步和数智化发展。

我国首颗全电推进高轨通信卫星技术成就与发展建议

摘要:亚太6E卫星是我国首颗全电推进高轨通信卫星,也是东方红三号增强卫星平台的首颗卫星。其配置25个Ku用户波束和3个Ka信关站波束,覆盖印尼全境,通信容量不小于30Gbit/s。亚太6E卫星实现了从低地球轨道到地球静止轨道的大范围、全自主、全电推轨道转移,突破了全电推进变轨控制等20余项关键技术。亚太6E卫星在轨运行结果表明:亚太6E卫星完成了我国全电推进平台的关键技术攻关及应用验证,标志着我国首个全电推进高轨通信卫星平台投入市场,推动了我国通信卫星能力迈向世界先进水平,展现了中国航天的硬核实力。