2024年, 第42卷, 第4期　刊出日期：2024-02-28

  

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卷首语
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  开创中国核能现代化发展

  叶奇蓁

  科技导报. 2024, 42(4): 1-2.

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  核电作为清洁低碳高密度能源，在保障全球能源供应、促进经济发展、应对气候变化、实现“双碳”目标，造福国计民生等方面发挥了不可替代的作用。在全球气候变化问题日趋严峻、减排诉求不断增强的背景下，世界各国聚焦核能创新，在裂变和聚变领域不断取得突破，推出大量创新型反应堆、核燃料循环和核能多用途等方案。
专稿
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  美国能源可持续利用现状及对中国的启示

  胡健, Wu Sheng, 邓西里, 孙海涛, 崔景伟, 赵路正

  科技导报. 2024, 42(4): 6-20. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.001

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  世界能源利用进入“清洁、低碳、可再生”的可持续发展新航道。美国在全力确保清洁能源制造和全球领先地位,保障和实现国家能源安全稳定供给中努力形成能源可持续利用结构。能源结构转型已使美国温室气体排放总量达峰后持续走低,并下降至2000年以前水平,电力行业和交通行业碳排放震荡下降,美国可持续能源发电成本较世界其他国家偏低。美国能源可持续利用水平的提升得益于一系列政策法规、财政投资及经济市场等多方面措施的保障。美国政府的碳减排措施及各州政府的节能准则保障能源利用效率的提升;政府推动能源转型,促进清洁能源投资,并进一步推动清洁能源和能源税收减免;通过加大天然气领域的投资,促进交通领域电气化转型,以及修订车辆燃油经济性标准等措施推动可持续能源市场繁荣。美国能源的可持续利用现状显示,“能源利用过程的清洁化、能源利用类型的低碳化、能源获取方式的可再生化”为主导的能源转型方向将成为实现能源利用可持续性的发展趋势,全球可持续能源技术创新成为关键技术进步和竞争的阵地,国际能源转型过程中出现的多种困境显示,全球可持续能源利用的重要领域合作基础众多而广泛。美国与中国能源结构和能源转型中面临的形势与挑战相似,也有不同。中国能源转型将面临重要多重技术无人区,应从战略角度充分认识能源转型的长期性、复杂性和艰巨性,深入加强中国能源绿色低碳化转型的基础性、原创性、颠覆性技术的研究,推动中国能源绿色低碳安全转型。
专题：生态环境材料及评价技术
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  水泥制造业绿色低碳技术研究进展

  沈鸿海, 刘宇, 郑焱, 龚先政

  科技导报. 2024, 42(4): 21-30. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.002

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  随着中国碳达峰、碳中和目标的提出,水泥制造业的绿色低碳转型成为行业发展的主要趋势,相关节能降碳关键技术的研发部署与应用需求日益迫切。从原料替代、燃料替代、节能提效和碳捕集利用4个方面梳理了当前水泥行业已经实现商业化应用与正处于研发阶段的绿色低碳技术,综述了各类技术的碳减排潜力,分析了各种技术的协同环境效益、推广限制条件等因素。
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  COSMO-RS方法筛选离子液体用于气体捕集分离研究进展

  焦梦青, 张瑞雪, 齐乐天, 赵楠

  科技导报. 2024, 42(4): 31-39. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.003

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  离子液体(ionic liquids,ILs)具有许多独特的理化性质,可作为传统有机溶剂吸收分离气体的优良替代物。预测型分子热力学模型,真实溶剂似导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS)能够有效模拟“气体+离子液体”体系,预测气体在离子液体中的溶解度及选择性。介绍了COSMO-RS模型中重要的理论参数,阐释了COSMO-RS模型计算离子液体性质时的类三元体系,总结了COSMO-RS方法模拟离子液体吸收分离CO₂、SO₂、芳香族VOCs(volatile organic compounds)、脂肪族VOCs、水蒸气等气体的研究进展,讨论了COSMO-RS模型针对离子液体体系的校正和优化,展望了COSMO-RS模型筛选离子液体用于气体捕集和分离的未来研究方向。
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  厌氧氨氧化工艺影响因素及其耦合工艺研究进展

  罗安腾, 吴莉娜, 和书航, 贾春芳, 张瑜麟, 尹鉴

  科技导报. 2024, 42(4): 40-51. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.004

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  厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,Anammox)工艺作为一种经济、环保的废水脱氮工艺,受到广泛关注。然而,Anammox工艺在现有废水处理中的应用仍然面临困难,主要问题包括厌氧氨氧化细菌(Anammox bacteria,AnAOB)对环境因素的敏感性及反应体系中亚硝酸盐的供应不足。结合国内外Anammox工艺的研究,从宏观角度(实验室研究、工程应用等)和微观角度(AnAOB群落特征、AnAOB群体感应等),针对Anammox工艺特征、影响因素、耦合工艺及其应用等方面,分析了Anammox工艺运行条件、处理效果和稳定性,概述了Anammox工艺在实际应用中的进展,并指出其阻碍因素,展望了Anammox工艺在废水处理中值得研究的方向及调控策略。
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  废弃电子电器产品处置方法及生命周期评价研究进展

  龚汉芳, 杜世伟, 高峰, 龚先政, 迟晓光

  科技导报. 2024, 42(4): 52-61. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.005

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  电子电器行业的技术进步导致废弃电子电器产品每年报废率为3%~5%,国家“双碳”目标的提出使废弃电子电器产品绿色处置面临新的机遇与挑战。综述了电子电器产品生命周期评价回收与循环领域环境负荷研究,基于全生命周期的角度,梳理了当前主要废弃电子电器产品末端处理方法的研究进展。整理了废弃电子电器产品的回收方法体系,对比各种循环利用的环境负荷分配方法,讨论了回收和循环的优缺点和适用范围,并展望了未来电子电器产品绿色低碳技术发展方向。
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  废弃SCR脱硝催化剂处置与回收研究进展

  黄延伟, 朱媛霏, 杨秀红, 张迎春

  科技导报. 2024, 42(4): 62-72. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.006

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  废弃SCR脱硝催化剂是能源行业产生的典型难处理多金属危险废物,国内年排放量可达50万m³,因此,废弃SCR脱硝催化剂的高效处置,以及对废弃SCR脱硝催化剂中有价元素进行资源化回收利用颇为必要。介绍了废弃SCR脱硝催化剂的性质,综述了废弃SCR脱硝催化剂处置方式和资源化回收的研究进展,对比了各类回收技术的优缺点,展望了废弃SCR脱硝催化剂的高效回收利用。
综述
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  量子化学方法在煤自燃机理方面的应用及进展

  张卫, 臧立岩, 李靖

  科技导报. 2024, 42(4): 73-83. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.007

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  煤中自由基是诱发煤自燃的首要因素之一,有效防止煤自燃的实质便是抑制煤中活性自由基对氧化反应的促进作用。系统地总结了煤中活性自由基——含氧自由基和脂肪族烃基在煤自燃过程中的反应,并指出目前研究煤自燃机理的不足,如煤分子模型类型单一,且多仅考虑煤中含氧自由基的反应过程,并未将含氧自由基、煤中缺陷和杂原子同时存在下的反应进行研究;指出目前的研究多集中于CO₂、H₂O和CO的生成路径,未对煤自燃产生的SO₂、H₂S等有毒气体进行很好的解释。从煤中活性自由基角度,针对性分析了制备抗氧化剂的应用研究,这是未来制备绿色高效阻燃剂的有效路径。提出了可从煤有机显微组分分子结构进行研究,不同显微组分的理化性质各不相同,因此,查明不同煤中的显微组分至关重要,特别是其内部活性自由基的类型。
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  铝氢化钠储氢性能及其改进方法研究进展

  仝小刚, 李志鹏, 程军锋

  科技导报. 2024, 42(4): 84-90. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.008

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  配位氢化物NaAlH₄具有较高的储氢密度且生产成本低廉,是一种典型的储氢材料;然而,较高的脱氢温度、较慢的氢吸放速率及较差的可逆性限制了其实际应用。作为一种很有前途的车载储氢介质,其储氢性能的改性研究长期备受关注。论述了NaAlH₄储氢性能及其改进方法,阐明了添加催化剂和结构纳米化2种基本改进方法的原理,也阐述了理论模拟在研究NaAlH₄储氢性能中的重要促进作用。
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  智慧海洋数字孪生技术及其应用

  赵龙飞, 姜晓轶, 洪宇, 孙苗, 王漪, 康林冲, 曹磊

  科技导报. 2024, 42(4): 91-101. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.009

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  面向智慧海洋建设需求,提出海洋数字孪生技术体系及应用方向,分析了当前智慧海洋研究和发展现状,通过研究新一代信息技术与工业技术融合应用,阐述了数字孪生的概念内涵,并给出海洋科学认知、海洋开发利用、海洋装备全生命周期、海洋治理决策4个方面的数字孪生应用场景;针对智慧海洋建设与应用的共性需求,提出包含现实海洋、数字化海洋、交互映射、孪生海洋数据、孪生海洋知识、孪生智慧应用6个基本要素的海洋数字孪生六维模型架构理论;探讨了数字孪生赋能智慧海洋的关键技术问题及实现路径。
论文
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  中国金属铂的物质流分析

  刘思杰, 李金惠, 耿涌, 曾现来

  科技导报. 2024, 42(4): 102-109. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.010

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  作为矿产初级产品,铂是重要的战略矿产资源,主要应用在汽车、首饰、化工等领域。构建了2016—2020年中国铂动态物质流分析模型,对铂的人为流动和社会库存进行了定量评估;根据部门消费法选取汽车行业,基于Weibull分布对铂的报废量进行测算,提出铂的可持续发展和资源管理政策建议。结果显示:(1)中国铂矿产量少且品位低,铂矿可用储量、产量均下降,全国铂平均品位仅为0.341 g/t;(2)铂的消费量和进口依赖度逐年上升,首饰行业是需求最大的产业,汽车行业铂的存量和报废量也快速增加。分析表明,中国未来铂资源回收潜力巨大,因此,需要对含铂产品使用后的回收管理体系进行改进,加强铂二次资源的回收利用,从而减少铂的进口依赖程度成为当务之急。
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  光固化3D打印光敏树脂的临界能量和固化深度影响因素

  陈静, 杨晓帅, 张鹏飞, 张爱平

  科技导报. 2024, 42(4): 110-114. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.011

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  不同的3D打印光敏树脂,在同一3D打印机下进行光固化,其固化性能有所差异。采用临界曝光量和固化深度2个特性参数来表征光固化树脂的光敏性,探讨了临界曝光量和固化深度之间的数学关系,研究了临界曝光量和固化深度的测定方法,测定了光强和树脂的颜色对树脂固化的影响。在一定条件下,固化深度通常随光照强度的增加而增加,临界曝光量也随光照强度的增加而增加;浅色比深色树脂固化深度高,且所需临界曝光量更高。同时,固化深度随着光引发剂的浓度增加而降低;临界曝光量随着光引发剂浓度的增加先降低,后趋于平缓。
科技人文
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  凤凰牌轿车的研制及其历史意义

  黄丽蓉

  科技导报. 2024, 42(4): 115-123. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.012

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  1958年,上海汽车装配厂成功试制出上海第1辆轿车——凤凰牌轿车,开创了上海轿车制造的历史,这是上海汽车工业发展在轿车整车试制工作中取得的突破性进展。凤凰牌轿车是特定时代背景下的特殊产物,其研发历程一定程度上反映了社会环境因素是如何作用于科学技术发展的。梳理凤凰牌轿车的成车过程,可以有效窥见上海轿车工业在技术、风格、市场定位、专业化协作4个方向上所开辟的历史道路,对总结时代经验具有启示作用。
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  人工智能应用于军事的伦理问题

  何杰, 孙啸宇, 郑睿, 王兰英

  科技导报. 2024, 42(4): 124-132. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2024.04.013

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  近年来,人工智能军事化进程正随着复杂多变的国际局势高速发展。从人工智能的概念及其伦理风险出发,列举了国内外军用人工智能发展中具有代表性的伦理问题,包括身份识别技术与道德判断、责任归属、由人工智能失控引发的灾难问题等。分析了人工智能军事化伦理风险产生的根本原因,提出了以确保避免军用人工智能造成人类重大灾难为底线、持续改善军用人工智能存在的问责差距与技术漏洞、努力推进国际之间军用人工智能话题的积极讨论等3方面建议。