《Nature子刊:新型自愈材料为仿生机器人的技术突破奠定基础》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-05-24
  • 研究发现,许多自然有机体有自我修复的能力。现在,制造出来的机器将能够模仿这种特性。本周发表在《自然材料》(Nature Materials)杂志上的研究结果显示,卡内基梅隆大学的研究人员已经研制出一种自愈材料,它们可以在极端的机械破损下自我愈合。

    这种软复合材料由悬浮在较软弹性材料中的液态金属液滴组成。一旦损坏,液滴就会破裂,并与相邻液滴形成新的连接且无中断地重新路由电信号。当切断、刺穿或移走材料时,带有这种材料导电痕迹的电路保持完全连续的工作状态。

    自愈合材料的应用包括生物启发性机器人、人机交互和可穿戴式计算。同时,因为该材料即使处于拉伸状态时也表现出高电导率,所以它也是用于电力和数据传输的理想材料。

    机械工程副教授Carmel Majidi表示:“在软电子技术方面已经产生了弹性和可变形的材料,但仍然容易受到导致电气故障的机械损伤的影响。而我们的自愈材料具有前所未有的功能性,可以使软物质电子设备和机器展现出生物软组织和生物体的非凡弹性。”

    软材料综合实验室的负责人Majidi,是软物质工程和软机器人领域开发新型材料的先驱。他称:“如果我们想制造更适合人体和自然环境的机器,我们必须从研究新型材料为起点。”

    文章来自science daily,原文题目为Self-healing material a breakthrough for bio-inspired robotics.

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=188943
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    • 编译者:冯瑞华
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    • 仿生材料是从分子水平上模拟天然物质的结构特点和生物功能,进而开发出类似甚至超越原天然物质功能的新型材料。随着当前医学水平和人们生活质量的不断提高,为一些患者提供安全、有效的用于组织替换和移植的仿生材料成为了生物学、医学和材料学等多领域的研究热点。以仿生医学材料为例,其可以直接诊断、修复或替换人体受损的组织和器官等。目前,仿生生物材料领域快速发展,多种多样的结构仿生材料已经不断开发出来,具有可选择范围广泛、重复性良好以及可规模化制备等优点。然而,一些微观结构复杂的生物结构的仿生合成仍存在较大的困难,同时,智能化的仿生生物材料仍然是仿生材料领域的一个需要突破的难点。在2017年,牙釉质等人体结构和光、电、磁等调控的智能化仿生材料及器件都有着重要的突破。下面就由我带领大家回顾与总结智能仿生材料2017年研究进展。 1.仿生纳米反应器 生物细胞一直以来被认为是复杂的微环境,为了能够开发出更多生化药品、生物诊断技术以及生物智能材料,科学家对利用仿生纳米技术来模拟和研究细胞内分离的酶调控机制表现出浓厚的兴趣。来自芬兰赫尔辛基大学的Vimalkumar Balasubramanian与Hélder A. Santos教授课题组共同于2017年1月在Adv. Mater.上发表了题为“Biomimetic Engineering Using Cancer Cell Membranes for Designing Compartmentalized Nanoreactors with Organelle-Like Functions”的文章。在这个工作中,作者以十一烯酸改性的热烃化PSi纳米颗粒来“捕获”辣根过氧化物酶(HRP)酶作为模型,这些修饰后的纳米颗粒能够提供酶的限域环境。至于模仿细胞内生物分区,通过在PSi纳米颗粒表面涂覆上孤立的癌细胞膜,从而创造出类似生物细胞结构的由膜封闭的隔室。癌细胞膜包覆的PSi纳米颗粒作为仿生细胞膜的优势就是能够促进化学物质的流入和流出以及防止酶的外泄,因而该项工作成功地发展出一种仿生的功能性细胞纳米反应器。 文献链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201605375/full 2.仿生牙釉质 牙釉质,是牙冠外层的白色半透明的钙化程度最高的坚硬组织,起到保护牙齿内部的牙本质和牙髓组织的重要作用,研究已经证明其内部包含平行的微米级和纳米级且与软蛋白基质相互交错的陶瓷柱状或棱柱状结构。 来自密歇根大学的Nicholas A. Kotov教授于2017年3月在Nature上发表了题为“Abiotic tooth enamel”的文章。作者在这项研究中制备了一种仿生牙釉质材料,通过水热合成得到ZnO纳米线,继而在其表面吸附聚烯丙胺和聚丙烯酸作为聚电解质基质。由于聚电解质ZnO纳米线顶部的亲水层,使得ZnO纳米粒子“种子”能够再次沉积,从而实现上述合成步骤的多次重复,最终得到一个多尺度的仿生弹性复合材料。研究表明该复合材料与大鼠、海象等的牙釉质在多尺度结构和机械性能方面都十分相似。 文献链接:https://www.nature.com/articles/nature21410 3.仿生矿化 仿生矿化可导致先进的结晶复合材料与普通的化学品在环境条件下。 一个特殊的例子是具有优越断裂韧性的仿生珍珠母。 具有刚度和耐磨性的棱柱层的合成仍然是难以实现的目标。 厦门大学姜源副教授,浙江大学潘海华副教授与德国康斯坦茨大学Helmut Cölfen课题组合作于2017年10月在Nat. Commun.上发表了题为“Total morphosynthesis of biomimetic prismatic-type CaCO3 thin films”的文章。在本项工作中,作者报道了合成连续且高度取向的棱柱型CaCO3薄膜的仿生矿化合成,主要涉及三个合成步骤为涂覆聚合物基底,沉积粒状过渡层以及棱柱型覆盖层的矿化。该种方法是模拟软体动物贝壳,仿生矿化后的CaCO3薄膜具有与仿生生物源相似的结构以及相当的硬度和杨氏模量。此外,在合成过程中加入一种生物大分子添加剂丝素蛋白还可以致使棱柱型CaCO3薄膜的韧性增强,且表现出水下超疏油性。 文献链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-01719-6 4.智能仿生促动器 机械力响应的材料具有“感知”外界刺激和对外界刺激作出“反应”的能力,因而在软机器人、仿生人工肌肉等领域获得广泛研究。目前仿生人工肌肉主要是利用高分子材料制备,导致其在产生大幅形变和多种形变模式、快速响应以及循环稳定性等方面仍有较多不足。 来自复旦大学的彭慧胜教授团队于2017年6月在Nat. Protoc.上发表了题为“Preparation of biomimetic hierarchically helical fiber actuators from carbon nanotubes”的论文。这个工作制备了一系列分级螺旋状排列的纤维结构,其中碳纳米管之间和螺旋纤维之间分别存在纳米级和微米级的间隙,使得该材料能够对外界刺激产生大幅形变和快速响应。利用毛细作用将溶剂或者蒸气(例如水,乙醇,丙酮和二氯甲烷)浸润到碳纳米管螺旋纤维中即可实现该材料的变形驱动,而通过调控碳纳米管组装进入螺旋排列纤维的方法以及螺旋纤维的多种复杂结构可以实现对材料形变模式的精准控制。 文献链接:https://www.nature.com/articles/nprot.2017.038 5.智能仿生运动 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的陈韦研究员于2017年10月在Adv. Func. Mater.上发表了题为“Electrically and Sunlight-Driven Actuator with Versatile Biomimetic Motions Based on Rolled Carbon Nanotube Bilayer Composite”的文章。在本文工作中,作者受到人轻弹手指动作释放弹性能量的启发,构建了一个基于碳纳米管/聚合物双层复合材料的可跳跃的软机器人。该材料在电和光的分别刺激下可以实现快速响应、大幅形变和多种仿生运动。例如,在10 V电压条件下,它能够在4.86秒时间内从管状变形为接近平面形状,形变角度可以达到235°。另一方面,在日光刺激条件下,其能够在0.83s内获得280°的形变。研究发现,这些优异的仿生运动性能主要来源于松散的碳纳米管网络结构、碳纳米管良好的光学吸收、碳纳米管与高分子材料之间的有效界面接触以及两者之间的热膨胀。 文献链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704388/full 6.仿生超疏水表面 超疏水表面是自然界功能表面的一个典型代表,使得天然生物材料呈现出自清洁、抗粘附等有趣现象。此外,利用超疏水表界面还可以实现在生活中、科学研究乃至工业生产都具有极大价值的油水分离、微液滴操纵等。 美国南加利福尼亚大学陈勇教授课题组于2017年12月在Adv. Mater.上发表了题为“3D-Printed Biomimetic Super-Hydrophobic Structure for Microdroplet Manipulation and Oil/Water Separation”的文章。在本文中,作者受人厌槐叶苹叶面结构的启发,并结合沉浸式表面积累3D打印技术制备了末端带有“打蛋器”样结构的微型人造毛发, 实现了天然复杂微观结构的仿生复制。研究表明,在光固化树脂中加入一定的多壁碳纳米管能够进一步改善表面粗糙度和机械性能,而不同数量的“打蛋器”样结构能够可控地影响其表面粘附力(23μN到55μN之间)。有趣的是,该表面展现出良好的超疏水性质,并可以在油/水分离方面具有潜在应用价值。 文献链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201704912/full 7.仿生纳米离子通道 信鸽的地磁导航现象由来已久,在信鸽的上喙皮肤和内耳中发现的超顺磁磁铁矿被认为是重要的磁接收器。在此基础上,不同地球磁场强度导致的磁力“牵拉”能够使得机械力敏感的离子通道发生开关状态的变化,从而保证细胞膜内外的物质交换和电信号的产生。因而,信鸽的中枢神经系统能够感受地理信息并找到适当的目的地。 受到信鸽的启发,来自北京航空航天大学的江雷原始课题组在Small上发表了题为“Magnetic Gated Biomimetic Artificial Nanochannels for Controllable Ion Transportation Inspired by Homing Pigeon”的文章。在这个工作中,作者开发出一种基于纳米通道的智能微/纳流控器件,该器件制备过程比较简单,只需利用掩模板技术将铁粉与聚二甲基硅氧烷混合物附着在外薄膜的外表面上。研究发现,外部磁场能够刺激该仿生纳米离子通道作出响应并引起锥形纳米通道发生弹性形变。而在中等强度磁场下,离子电流和纳米通道的电导显著增加,整流能力衰减消失。值得注意的是,这种非接触式磁门控调制离子传输的速度很快,有望应用于智能微/纳流控装置。 文献链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201703369/full 8.仿生强韧石墨烯气凝胶 石墨烯气凝胶是一种质量轻、机械性能优异且多功能的材料,近年来得到广泛研究且被认为在工程应用中具有极高价值。然而同时保持材料的机械强度和韧性成为石墨烯气凝胶发展的一大瓶颈。 仿生手段为石墨烯气凝胶材料的设计和开发提供了丰富的灵感,来自浙江大学的柏浩研究员于2017年6月在ACS Nano上发表了题为“Biomimetic Architectured Graphene Aerogel with Exceptional Strength and Resilience”的文章。在这个工作中,受到再力花(Thalia dealbata)茎微观结构的启发,作者利用双向冻结技术将石墨烯片层组装到三维气凝胶中。研究表明,该种新型结构的石墨烯气凝胶材料不仅结构与植物茎类似,还具有卓越的强度和韧性。具体而言,石墨烯气凝胶单块可以支撑其自身重量的6000倍而只有50%左右的形变。在50%的形变条件下经过1000个压缩周期,材料仍然能够保留约85%原始抗压强度。 再力花与石墨烯气凝胶照片及其内部微观结构
  • 《“中国必须突破新材料核心技术” 干勇院士:新材料与新能源汽车》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-11-21
    • 2019年11月18-20日,由中共宁乡市委、宁乡市人民政府主办,宁乡高新技术产业园区管理委员会、宁乡市委统战部承办,起点锂电大数据、起点电动网、SNEC新能源企业家俱乐部联合主办的第5届中国(宁乡)新能源企业家年度峰会暨固态电池技术论坛(同期第5届起点金鼎奖颁奖典礼)在长沙宁乡通程温泉大酒店隆重举行。 来自300+电池厂/主机厂 500+材料设备企业领导相聚宁乡,共谋新能源产业发展。 在19日举行的开幕式论坛上,中国工程院院士干勇先生作《新材料与新能源汽车》报告。以下为现场实录: 图:中国工程院院士干勇 尊敬的旭明市长、钟利仁部长、主持人: 非常高兴来参加宁乡新能源产业3.0时代高端论坛,我在几天前刚到长沙参加了新材料协会论坛,上刚刚做了一个报告,是《制造强国的基础能力建设》,因为这是中材办交给工程院的任务,整个制造业发展有新动态和挑战。而新材料与新能源汽车,切合今天的主题,我改的比较匆忙,我是想交流一下。 工程院做工程科技发展战略时,本来就是战略咨询单位,是一个智库,像国务院和各个部委递交各种重大的工程战略咨询报告,国家科技发展和未来10到15年的全球格局和产业分工体系将发生深刻变革,产生基础能力提升。又根据新的材料和与美国全面的较量已经成为常态,下一步怎么办?所有的制造业强国的领域都是瞄准的重点,国际环境的深刻变化,美国优先、中美关系发生变化,是保护主义和我们的多边主义到连纵主义的较量。 一大批新技术将广泛应用,更多新技术突破继续涌现,通过网络通信和感知、工程控制、机器人、人工智能来提高我们先进技术的水平。 还包括高端装备,提了7个领域,一会可以看一下。还有新材料、生物、新能源,包括绿色环保和产业模式的变化,这里面就涉及到制造格局的深刻变化。以美国为首的发达国家想把新兴国家和资源提供国家进行打压。制造业比重方面,中国在下滑,发展动力不足,出现了过度去工业化的现象,占GDP的比重方面,较2017年下降了29.3%。资本逐利特性大量涌入房地产和金融业,产业结构仍处于中低端,产业附加值低,企业家对发展前景信心不足,中国10个银行的利润占了中国金融500强公司利润的50.7%。 还有一些核心技术、工业“四基”和关键装备受制于人,包括产业的体系、算法、设计、代工、生态环境等,已经是核心短板中的重灾区,包括人工智能高端传感智能也垄断在国外的企业手里。我们统计了130多种高端技术材料,32%是空白,特别是信息技术的特种材料。 中国制造10个重点领域里面有7个领域,包括装备、数控机床、机器人航空航天、海洋工程、新能源汽车、电力装备、智能电网等,信息技术和新材料是基础,包括生命科学。现在信息技术和能源技术的发展,新材料的开篇已经有所变化,正在提升,现在提出“超高性能”“超高纯度”,这是新材料发展的特点,要做中长期的打算和战略安排,很多地方是拼命赚钱都赚不到钱,但是也砸,不砸就跟不上。 新材料是国家高端材料的壁垒,垄断性越来越强,日本东丽垄断了碳纤维,美国铝业垄断了飞机使用金属材料80%的专利。 学科的交叉,包括基础学科的突破,使材料有了新的变化,物理深度融合诞生了高温超导材料。 当然中国的材料体系非常完整,我们是大国,将近20多种材料在全世界的数量都是第一,钢铁占了52%,水泥占了56%。 数量和材料的专利的任务也达到了全世界第一。这些过程中,特别是锂电池、新型电池材料等发展很快。半导体照明、高性能钢材料等,我们都有长足的进步。 抢占未来制高点,新材料还在不断涌现,我们不能放过。转方式、调结构,由于重大工程、高端装备的需求,中国必须突破新材料核心技术。 高端新材料是重大工程成功的保障,材料是国民经济建设、社会进步和国防安全的物质基础。 最近正在做2030的重大课题专项,对新材料,中国的任务很重,这是强国的表征。数万台发动机在今后十年当中表现出来。 所有的制造业核心元器件的应用,这些高附加值产品往往都是国外提供,我们做集成、装配、加工中心。材料分成13类。 高端装备特种合金,先进钢铁,还有海洋的深海用材。 我们晚了20年,目前600度超强零件的基础中国改造了3亿多千瓦,占全世界80%以上,非常成功,而且出口占据国际市场的30%左右。 深海油气开采的关键材料,这些核心的高端空白,低端不能用。 高端装备,特别是轴承,包括汽车轴承、高铁轴承、数控机场轴承,几乎全部都是进口,160公里以上的动车组所有的高端轴承全部进口,每年高铁进口8万到9万套轴承。包括汽车自动变速器。 为了适应汽车批量化,中国吉帕级高性能汽车钢板,而且迅速占领了国际国内的大量市场,都是以强化为主,包括淬火配分,对汽车的轻量化起了决定性的作用,性价比非常好。车身制作284公斤,减轻了17%到29%的重量。 所以在与其他钢,其他国内外厂商,206家在应用,累计供货141万吨,占领国内市场超过60%。 高温合金,这是发动机核心材料,我也不谈了。 钛合金、铝合金,这里面已经制定了轻量化的规划包括先进民用飞机、海洋石油工程。 钛合金是非常遗憾的领域,钛合金的性能非常好,海洋、天空、陆地,这是第四代革命性的材料,轻,比强度高。但是长时间来,就在5万吨、7万吨徘徊,去年达到了7.4万吨,而且包括湖南的众多高端钛合金生产装备已经起来,但是很奇怪,钛在地球的储量是铜的80倍,全世界用钛合金在用到20万吨,在地球上什么储量最大,什么东西才便宜,像铁。只有钛储量多,但是价格昂贵。一定有一种低成本的技术没有被突破,现在正在找这种技术。原来使用镁还原得到海盐钛,中国的技术还在继续进行,我们走在前面。 镁合金,有两个问题,腐蚀性、强度,这两个问题都得到解决,丁院士在镁系统合金中采用各种技术,非常好的协同强化效应。包括耐蚀性,现在通过超声阳极氧化法,和镁合金完全一样,我们每年供应95%以上,国内的镁大量的应用,最近应用到20多万吨,每辆汽车上平均应用不到5公斤。所以希望通过一系列技术来减轻重量。 现在飞机上如果用镁合金将是极大的减重,镁合金有一个致命缺点高温自燃,所以波音他们最近签订了协议,美国的FAA计划将于年内取消商业飞机禁镁的禁令。 在高铁、地铁、摩托车、3C产品的应用,包括电池上的应用,镁干电池,海水激活电池,这非常有前景。 镁合金的弹性模量与人的骨头相当,易降解。我们希望10到15年后镁合金汽车行业用到150万吨左右,这是庞大的减重计划和目标,国家的轻合金制造创新中心正在筹备。 2020年要有20万吨左右用到车身板,到2050年大概有30万吨左右用到车身板。 铝加工,大型的铝的挤压件完全国产化,而且都是由很多民营集团来实现的。 新一代飞机大型整体式的结构件。高性能陶瓷与玻璃这里面对陶瓷材料不讲了。范景莲教授做了很多工作,最近2个陶瓷材料的院士,很厉害。 2020年需求预测,能量转化1.5万吨。新型高分子材料,民用交通和医疗卫生用聚烯烃材料,食品安全用钛系催化环保型聚酯。 高性能纤维与复合材料,碳纤维符合材料一定是各种交通工具应用的材料主体。国产化碳纤维低成本化,特别是汽车领域的应用,最近看到宁波所,他们在碳纤维汽车上面的应用做了大量的工作,中车也在大型的高铁上采用车体材料碳纤维的实验,将会为我们大规模的发展。 稀土新材料,资源第一、产量第一,是重要的战略优势资源,5月20号习总书记视察了基地,使用了4公斤的稀土,猛禽战斗机实现了超音速巡航功能。惯性导航的系统材料。 卫星、飞船的姿态控制、轨道调控都是材料的应用。先进战机多用发动机,包括机器人、数控机床。 包括了催化材料、高性能的稀土永磁材料用于全车数十个电机和传感系统,特别是磁动力系统。 现在在城际列车上大量应用,千瓦的电机已经出来节能18%到30%左右。 下一步创新点,是磁在新能源汽车里面得到大量的应用。 磁的创新点在哪里?磁动力体系上,永磁调速之后,中间可以是柔性连接,这样没有摩擦、没有接触、没有润滑。永磁轴承有悬浮轴承,应用转子动力学、机械学、电工电子学,无噪音、噪音小、耗能低。潜艇的隐身能力大大加强。 永磁制动,应用在电梯安全永磁制动系统、汽车永磁缓速器、轨道交通永磁制动器。 永磁齿轮、变速已经完全不用齿轮摩擦了。 所以永磁的产业非常大,我认为应该发展起来,磁产业应用方向,涉及战略性达9个门类。 混合动力技术可用于氢燃料汽车,这是非常好的方案。 每辆混合动力汽车要超过10公斤,价格很低,这非常有用。 包括催化剂,催化剂材料给我们压力很大,基础研究不足,国六突围,必须在轻稀土上打一个漂亮仗,在北京催化剂的研究院。 新型显示材料,主要是激光显示材料。 第三代半导体材料,支撑绿色、智能、泛在技术,满足国防安全、信息安全、智能制造、节能减排。第三代半导体的需求将会上来。美国2030年的用电,他与2018年相比,发电量降低11%。 新能源汽车发展趋势,美国DOE规划2020年到2025年,效率、密度、成本必须要达到新的高度,效率、电控达到98%,密度100千瓦每升,成本2.7每千瓦每美元。 所以第三代半导体优势就出来了,相比SI,有3倍的热导率,有3倍带宽度,10倍击穿场强,高电流密度、高开关速度高温,低导通电阻,冷却系统简化,更高效率。体积可以减少到三分之一到五分之一。系统的物料成本大幅度的下降。 电动汽车用功率半导体模块的占比,到2023年要达到50%。车联网和能源互联网是相通的,有巨大的结合作用,对国内碳化硅的发展历程,国家材料委员会和重大专项的编制组做了新的安排,所以电力电子技术启动,碳化硅6英寸产品成熟,国际有一些差距,但是我们的水平正在提升,包括株洲团队,他们在高铁的IPTV上做的很漂亮,在6寸的碳化硅上做了很多工作,20多家汽车厂商已经在车载充电机中使用碳化硅。主要用于电能转换、电机驱动、充放电、电源变换三大产品领域,这是我们的方向。 绿色能源,2020年锂离子动力电池单体的比能量达到300万。新型锂离子电池,国家成立了锂电电池的创新中心,现在是在高容量三元材料大量应用,硅碳符合材料必须上来,可能突破350瓦时的能量,最后是全部钛电池已经接近成熟。探索富锂锰基固态电池,锂硫电池。 新能源汽车发展将推动全球能源资源需求发展重大变化。 全球新能源汽车产业已进入快速发展期,2035年中国新能源汽车产量将占汽车总产量60%。 全球新能源汽车产业进入高速发展阶段,2018-2035年,中国汽车产量将从2781万辆快速增至4600万辆,新能源汽车产量将从127万辆快速增至1700万辆。到2020年,新能源汽车产量将达到200万辆,新能源汽车的发展将使全球石油消费的顶点和提前到来,中国少用2亿吨石油,因为用电代替的石油,中国的电是用煤,所以是煤电转换比,威胁美国的石油体系,甚至影响俄罗斯、中东地区的经济发展,进而影响全球能源格局,这是新能源汽车带来的冲击,如果2035年达到这样的产能,中国石油消费顶点提前到来,拉动铝、铜消费的需求,将使铜需求量从8万吨增长180万吨。 锂、钴搭起了煤炭和石油转换的桥梁,是国家能源安全的重要组成部分。而且全球资源分布集中,国际市场垄断程度很高,所以我们要小心,垄断程度高于石油,现在到各个地方可以买到石油,但是钴、锂垄断性还是很厉害的,所以要培养世界级大新新能源汽车企业,实现汽车产业弯道超车。积极寻求境外石油合作开发,提高多元化供应水平,这里面潜力巨大。 我在每一次会议上都补充新能源电池,从氢还还原氧化铁,二氧化碳减到零,二次能源成本偏高,高碳向低碳发展这是必然的,在韩国召开的世界气侯大会委员会上,1888年到2018年,地球的维度提升了0.86度,这温度的提升,看气侯的变化非常奇特,非常恶劣的天气不断出现。所以到本世纪末,如果温度提高2度,最多1.5度,这是什么概念,10年之内要出现一圈北极冰没有了,2050年二氧化碳排放要大幅度减少,全球进入氢能时代,占能源比重的18%,所以氢时代的到来,固体能源到液体能源到气体能源的转换,从不可持续到可持续,从集中式到分布式,从多碳到无碳。减排60亿吨的温室气体。 氢能未来,抓住当下的机遇,他认为聚焦四个机会,充分利用现有的工业港口,将其转变为低成本、低碳、氢能的枢纽,支持运输车队、货运通道使产生更大的竞争力,柴改氢。国外氢能的发展我不说了,氢能作为极具发展潜力的二次能源,具备转换灵活、容易获取等特征,国际能源署和全球氢能委员会均发布的路线图和相关文件。 包括各国的氢能发展,2018到2050,我就不细说了,美国到3个30万辆,在路上跑的氢燃的汽车,现在现在只说到2030,100到150万辆。 如果作为基础设施部分,2030年到100万辆,大概是5000多座,每年需要大概400万吨所有的氢能利用。日本到2025年到3个30万台新燃料电池。 国内已经形成6个集群,完整的产业链正在形成。 京津冀、华东、东南、华北,动作非常快,因为各省的资源禀赋不一样,要因地制宜。为什么山东这么积极全省做规划,有两横两纵的交通线的氢走廊,化工大省,是因为氢气产能庞大,巨型车企引领,山东重工目前投500个亿建立氢能的平台。 山西每年6亿吨煤输出来,他准备将1亿吨煤变成氢气输到周边的省市。 四川,建设全国优质清洁能源。 海南,2030年不准燃油车进入海南,对氢能的发展已经全面的规划,内蒙也是,煤气也是丰富的。在氢的利用上,我认为是在中型卡车、大巴的应用,乘用车的布局非常困难,首先是要补贴下去。中国燃料电池汽车和氢能的现状,41家整车企业,56款燃料电池汽车车型,25家燃料电池系统公司。 港口的重型机械,也可以利用,重卡、柴油这是一个方向,集中布局氢燃料电池,全国汽车保有量,柴油车占了9.6%,但氮氧化物占了78%。 我们统计了每个港口的出货量,按每车运输30吨,柴油量巨大,氢气每个月120万吨,大量的减排。 唐山是非常好的例子,1.3亿吨的钢铁产能的物流巨大,首先用煤气来布局加氢站,所以国际商已经开始重卡了。 燃料电池现状不说了,最后主要是区域性的大格局,氢能的运输重要,管道运输的成本非常便宜,如果使用车,每年运输的成本24亿,材料方面不再说了,这也是材料大的产业,包括聚合物的气瓶。 国家目标的发展,CCM的纳米、微米复合材料的使用。 中国制造业与国外制造强国相比,新能源汽车,国际领先5类,通信设备、先进轨道交通装备、输变电装备、纺织、家电。 我的发言就到这里,谢谢大家。