“碳纤维在超高速轨道交通上的应用”被列入2023科技领域重大问题难题
来源：纺织服装周刊  2023-10-25 14:01:02
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-13735.html       日前，中国科协发布了2023重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题，涉及人工智能、新能源、高性能材料、生命科学等领域共29个问题难题，其中，如何突破碳纤维复合材料在我国未来超高速轨道交通车辆装备的应用， 被列入十大产业技术问题。

       据了解，今年共收到89家全国学会和学会联合体、部分领军企业科协推荐的590个问题难题，涵盖数理化基础科学、地球科学、生态环境、制造科技、信息科技、先进材料、资源能源、农业科技、生命健康、空天科技等领域。

       2018年以来，中国科协连续6年征集评选具有前瞻性、创新性和引领性的重大科技问题难题，并在中国科协年会上发布。共累计150多家全国学会、领军企业科协等组织，遴选推荐3362个具有前瞻性、创新性和引领性的问题难题，并围绕发布的重大问题开展学术交流、智库建言、科普解读和协同攻关。

       据《中国碳纤维复合材料行业现状深度研究与发展前景调研报告（2023-2030年）》数据，2021年，我国铁路运营里程达到15.00万公里，其中高铁4.00万公里，居世界第一。全国铁路客车约78000辆，其中动车组4153标准组、33221辆。目前，铁路列车部件大多为采用铝合金材料，存在应力腐蚀、重量大，外表处理困难、焊接要求高、疲劳强度低等问题。

       碳纤维复合材料可应用于磁浮列车、高速动车组、城轨地铁、城际车辆、铁路货车、轨道承载梁等轨道交通领域的大部分承载结构，以及内饰件等非承载结构，以解决列车轻量化问题，提升列车综合性能。碳纤维作为一种性能优异的替代性材料，全球多个国家均在轨道交通装备上探索应用碳纤维复合材料，轨道交通工具正经历着从“钢铁时代”、“铝材时代”到“碳材时代”的跨越。

       该问题的提出，说明在技术上还没有实现突破，但对我国未来轨道交通发展具有战略意义，有待于从国家层面组织攻关。

       有专家表示，此次国家层面发布的锚定的科技领域重大问题难题，总体上是针对国家重大需求而提出。党二十大报告指出，要健全新型举国体制，强化国家战略科技力量，优化配置创新资源，提升国家创新体系整体效能。国家层面引导，有助于集聚力量进行引领性科技攻关，更好打赢关键核心技术攻坚战。

       中国工程院院士、中国科协先进材料联合体主席干勇日前在中国科协年会新材料科技与产业论坛上表示，随着风电、光伏等产业崛起，我国碳纤维的消费量已超过全球一半，去年国产供应量比2021年增长五成以上。新材料产业领域第一梯队中，美国全面领先，日本以纳米材料、电子信息材料等见长，欧洲的强项是结构材料、光学和光电材料等。中国是第二梯队的“领头羊”。

       一、10个前沿科学问题

       1、如何实现低能耗人工智能人工智能产业仍存在高耗能问题，绿色AI领域的研究和突破将促进全社会的数智化转型，助力实现碳达峰、碳中和目标。

        2、如何实现飞行器在上层大气层机动飞行对100KM至200KM上层大气层空域的有效利用，将带动对地观测、通信等关系民生和国防的重大科技进步，填补在此空域飞行的飞行器空白。

       3、利用新型符合测量方式能否搜寻磁单极子和轴子暗物质的存在在深空环境中利用新型探测手段对于这些新粒子的搜寻，将提高对于此类新粒子探测的灵敏度，填补空白。

       4、非线性效应会随尺度变化吗随着更小尺寸的人造体系不断涌现，人们对于非线性效应的已有认识是否仍然适用？非线性因素及其作用是否会随体系尺度变小出现新的表现形式，带来新的非线性现象？

       5、影响高性能纤维发展的基础科学问题是什么突破高端材料生产制造技术发展缓慢，性能提升不足等问题，能促进我国高性能纤维及复合材料制备技术发展，实现关键材料、核心装备技术的自主可控。

       6、全球气候变化背景下作物如何适应土壤环境在该问题上取得突破，可以引领未来在全球气候环境变化背景下的资源高效利用的生物育种，产生巨大的经济和环境效益。

       7、现代陆地生态系统是如何起源的了解“白垩纪陆地革命”的起因、过程和动力机制是解答现代陆地生态系统起源问题的关键。

       8、生殖衰老的触发及延迟机制是什么本问题取得突破后，将为女性生殖衰老分子机制提供新认识、创建精准诊疗技术，促进女性健康生育，保障出生人口质量。

       9、如何实现可控核聚变的稳态燃烧突破聚变堆高参数、高性能燃烧等离子体稳定运行核心问题，将有助于提升我国在国际重大前沿科学技术的话语权，对我国未来聚变堆建设起到极大推动作用。

       10、如何探明更高速度轮轨系统耦合机理及能量场分布特征该问题的突破对于实现我国高速铁路技术领域持续“引领”地位具有重要意义。

       二、9个工程技术难题

       1、如何实现在原子、电子本征尺度上的微观动力学实时、实空间成像该问题的突破将为探索和解决在物理、化学、生物、材料以及能源等领域的重大科技前沿问题提供关键实验参数和手段。

       2、如何解决稀土基体中痕量杂质的高效分离难题，突破高纯稀土材料工程化制备技术及装备将保障我国重大工程领域关键核心材料的自主可控，实现资源优势转化为技术优势和产品优势。
 
       3、适用于新型电力系统的长周期储能方式是什么其突破将根本性破解高比例新能源发展与消纳的关键难题，是我国新型能源体系构建的重要组成部分，战略意义重大。

       4、如何实现大田作物绿色优质丰产无人化栽培技术破解未来粮食“怎么种、靠谁种”的“卡脖子”技术问题，推动粮食生产由机械化向无人化新跨越。

       5、如何突破低铂、低成本车用燃料电池电堆关键技术其突破将有助于我国燃料电池汽车产业急速发展，产生显著的环境效应与经济效益。

       6、如何突破多灾种驱动作用下艰险山区国家重大铁路超高宽幅站场路基长期风险评估与性能保持技术难题开展多灾种驱动作用下艰险山区国家重大铁路超高宽幅站场路基长期风险评估与性能保持技术研究，有利于突破若干前沿交叉问题。

       7、如何突破新能源废料清洁高值化利用其突破将有利于减少相关资源的进口依赖，防范原材料供给风险，对保障国家资源安全和改善生态环境具有重要战略意义。

       8、如何实现核动力载人火星探测的快速往返逐步突破人类进入近地空间、地月空间、深空等的频率并缩短航行时间，为建立航班化载人航天运输系统，高效开发和探索宇宙具有重要意义。

       9、如何将脑机接口技术应用到临床医疗中脑机接口技术的应用，可以大大提升脑疾病医疗健康水平，但其在性能、精准、高效、安全等方面仍存在众多挑战。

       三、10个产业技术问题

       1、如何突破碳纤维复合材料在我国未来超高速轨道交通车辆装备的应用发展高速列车专属碳纤维复合材料技术是抢占轨道交通技术制高点、践行“交通强国”战略的有力举措。

       2、如何发挥我国信息通信产业优势，快速实现芯粒（Chiplet）技术和产业突破打造Chiplet“中国方案”、快速实现Chiplet技术和产业突破，是突破芯片技术封锁、实现集成电路领域高水平自立自强的关键。

       3、石油基炭材料高端化技术如何发展石油基炭材料及其制备的石墨制品，在国防军工、航空航天、核工业等领域广泛应用，但仍存在高端产品依赖进口，甚至被严格管控的现象。

       4、如何通过柔性薄膜技术实现星载轻质可展开阵列天线柔性薄膜阵列天线技术将直接瞄准未来全柔性、高收纳比、高性能和轻质的新型薄膜阵列天线技术战略制高点，实现我国星载阵列天线的跨越式发展。

       5、如何实现生殖干细胞精准移植技术在养殖鱼类单性种质创制中的广泛应用生殖干细胞移植技术是制备单性种质的前沿育种技术，可以大大提高性控育种的进程。

       6、梯级水库群如何实现汛限水位联合优化调控本问题的研发面向水旱灾害防御、水电清洁能源、水资源综合利用以及水生态环境保护的重大国家需求，具有重大理论意义和工程应用价值。

       7、如何高值利用有机污染化工废盐，推动化工产业高质量发展建立完善化工废盐利用处置的污染防治标准体系，攻关利用处置技术并开展工程应用示范，助力我国由化工大国向强国迈进。

       8、如何在沙漠戈壁荒漠地区构建千万千瓦级新能源基地并实现安全稳定送出要将荒漠化地区改造成为绿色能源基地，亟需解决如何在缺乏电网支撑的情况下实现数亿千瓦荒漠新能源发电基地安全稳定送出的关键问题。

       9、如何发展面向高性能和低成本产业升级的自主可控SoC芯片在已有可控的、较为落后的制造工艺下，通过芯片架构创新实现系统性能的跃升，从而满足不同产业的实际应用需求，确保产业发展安全。

       10、如何实现冲击地压煤层智能安全高效开采冲击地压已成为制约我国煤矿安全生产和产能释放的“头号杀手”，随着开采深度的不断增加，其影响越发凸显，将严重影响我国能源战略安全和国民经济持续健康发展。 文章来源：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-13735.html