• 快讯 一种将热能转化成电能的薄膜

    编译服务:航材院监测服务
    编译者:万勇
    发布时间:2018-06-11
    美国每年70%的电能最后都变成热量而被浪费掉。为了提升能源效率,利用热释电薄膜将废热转化为电能是备选方案之一。相比其他形式的热释电能量转换技术,薄膜可以将不稳定的废热转化成能量密度、功率密度和效率更高的电能。但是热释电薄膜特性的精确测量仍然困难重重,对于热释电过程及物理认识的不足限制了热释电薄膜的大范围应用。 加州大学伯克利分校的研究人员合成了一种厚度仅为50-100纳米的热释电薄膜材料,并在此基础上制造了热释电薄膜器件并进行了测试。工程师利用这些结构来评估温度、电流和热源,从而衡量设备的发电能力——所有工作都是利用厚度为100纳米以下的薄膜来完成的。 测试结果显示,热电能量转换能密度每立方厘米1.06焦耳、功率密度每立方厘米526瓦特、卡诺效率19%(卡诺效率是热机效率测量的标准单位)。研究人员下一步将致力于特定废热流和温度下薄膜材料的优化,可以根据废热源的不同提供肺热回收最优材料及解决方案。 相关研究工作发表在Nature Materials (文章标题:Pyroelectric energy conversion with large energy and power density in relaxor ferroelectric thin films)。
  • 快讯 德勤报告称指数型技术将改变制造业未来

    编译服务:航材院监测服务
    编译者:万勇
    发布时间:2018-06-11
    4月,德勤与奇点大学共同发布了一份题为《制造业中的指数型技术》(Exponential technologies in manufacturing)的研究报告。该报告探索了指数型技术如何改变制造业的未来,以及全球制造业公司如何最好地利用这种颠覆性转变来实现自身的发展、成长和壮大。指数型技术是指那些随着诸如计算能力,带宽和数据存储等领域取得重大进展以及成本的降低,能够给社会、经济、行业或技术带来快速加速、呈指数级变化的技术。 该报告旨在当前制造业数字与物理融合、软件与硬件融合、物联网与大数据结合的变革环境下,为决策者指明以下问题:最具前景的指数型技术有哪些?采用和部署这些指数型技术预期将带来多大影响?制造业如何以新的独特方式利用这些技术来解决当前的业务问题和/或改变未来?成为未来的数字化制造企业(DME)意味着什么?未来商业模式将如何演变?人们如何实现未来的愿景,而不会从根本上干扰当前工作?未来将面临哪些挑战?人们需要采取哪些激励措施来推动整个组织乃至更广泛生态系统的变革?对于这些问题,报告经过与多位制造业企业高管进行访谈,得到以下发现: (1)第四次工业革命正在带来前所未有的变革,这种变化不是渐进式的,而是指数型、破坏性和非线性的。制造商必须迅速应用指数型技术来顺应这种破坏性变化,其等待的时间越长,则可能落后得越多。 (2)能够实现制造业转型增长的指数型技术包括:3D打印(增材制造);先进分析技术;先进材料;先进机器人;人工智能(AI)(包括机器学习);生物技术/生物制造;区块链;网络安全;数字设计、仿真和集成能量存储;高性能计算;人机交互(增强现实/虚拟现实/混合现实、可穿戴设备、手势识别);物联网(IoT)等。 (3)利用指数型技术进行创新可以帮助制造商更快发展,更加灵活,并释放新的价值形式。但制造商采用这些技术的速度相对较慢。其中障碍包括结构和文化挑战、监管负担、人才约束和领导理念。 (4)人才仍然是制造业内的关键竞争优势。然而,人才短缺以及对新技能的需求仍然是全球的关键问题。吸引和留住顶尖人才,并探索获取人才的新途径将变得比以往更加重要。 (5)指数型技术正在显着改变制造行业跨组织工作“是什么”(技术和自动化),“谁来做”(人才和开放式人才连续体open talent continuum),以及“哪里做”(工作场所、物理位置)的问题。随着制造商希望加快改变和转型的步伐,他们不仅以新的不同方式利用内部资产,而且还更多地转向外部资源,进入更广泛的生态系统,因为越靠近创新所在地,越容易获得明显优势。 (6)商业和政府研发活动以及风险投资在公司和国家层面的创新渠道和生态系统中发挥关键作用。此外,越来越多的制造商正从外部寻求更多创新技术,缩短产品上市时间,在更广泛的创新生态系统中形成合作关系。 (7)在全球制造业竞争格局中,美国企业在研发支出方面处于领先地位,但其他国家(特别是中国)正在迅速赶上。 (8)制造商应该发展对变革更为包容,更加灵活的企业文化,从而保持在未来发展中的信心。这就意味着需要采用迭代渐进的改革方法,首先要从确定企业的战略愿景和需求开始。一旦这一过程开始,企业就能够利用投资组合方法,投资其资源,并对其业务的核心、邻近和转型领域进行跨越式创新。 (9)虽然有很多潜在的成功途径,但数字制造企业(DME)拥有更高的杠杆资产,能够专注于产品平台以吸引客户,这类企业能够非常成功地利用指数型技术。 (10)在如何建立指数级理念方面存在以下建议:深入了解所需解决的问题;委托小型团队进行前沿创新;打破传统壁垒,以创新思维进行运作;就系统竞争力和创新驱动力开展全国性交流对话。
  • 快讯 新算法加速材料的开发及优化

    编译服务:航材院监测服务
    编译者:万勇
    发布时间:2018-06-11
    目前汽车的燃料效率最高约为40%,即有约60%的燃油能量通过排气管和散热器浪费掉。如果利用热电材料对汽车废热进行回收,可以提高约5%的燃油效率。但由于热电系统非常复杂,对半导体材料有特殊的性能要求(包括高导电、高热电势和低热导率等),因而热电材料成本较为昂贵。除此以外,热电材料开发耗时严重,例如由铪和锆(最常用于核反应堆的元素)组成的先进材料,从最初的发现到最优性能的确定,花费了15年的时间。 为了解决前述问题,哈佛大学工程与应用科学学院的研究人员开发了一种基于量子力学方程的算法,不需要进行任何实验辅助,就可以在几个月内发现并优化热电材料。该算法只根据晶体中的化学元素来预测材料的电子传输特性。其关键在于简化电子-声子散射的计算方法,与现有算法相比,其运算速度提高约1万倍。使用这种改进的算法,研究人员筛选出多种可能的晶体结构,其中有一些是从未合成过的。研究人员从中筛选了几个有趣的结构,做了进一步优化,将性能最优者交由实验团队合成。 实验人员通过合成计算优选出来的材料,发现了一种与以前的热电材料同样高效和稳定的材料,但价格却便宜了10倍。并且从最初的筛选到合成只用了15个月的时间。研究人员下一步希望改进这种新方法,并利用它来探索更广泛的新型特殊材料,如拓扑绝缘材料。 相关研究工作发表在Advanced Energy Materials(文章标题:Accelerated Screening of Thermoelectric Materials by First‐Principles Computations of Electron–Phonon Scattering)。
  • 快讯 欧盟将向人工智能投资200亿欧元

    编译服务:航材院监测服务
    编译者:万勇
    发布时间:2018-06-11
    欧盟计划投资200亿欧元进行人工智能研究,希望各国政府和私营公司加大对人工智能的研究和创新支出。随着美国和中国在人工智能研究方面的支出增加,欧洲在中美人工智能竞赛中落后的风险不断增大。美国科技公司一直以六位数的薪水吸引英国顶尖博士研究人员。为了阻止人才外流,一些顶尖科学家已经为一个大型的跨国欧洲人工智能研究所制定了计划。欧洲学习和智能系统实验室(European Lab for Learning and Intelligent Systems)将在包括英国在内的许多国家设立中心。2017年发布的《欧洲人工智能公司生态报告》显示,英国成为欧洲人工智能的核心中枢,第二位是德国,拥有51家初创公司,法国排在第三位有39家,但是这些都不足以和中美相提并论。2016年,欧盟的企业投资额高达40亿美元,而亚洲的投资额为120亿美元,美国为230亿美元。 法国总统4月宣布2022年投入15亿欧元的人工智能公共资金,将法国转变为“创业国”。法国将重点结合医疗、汽车、能源、金融、航天等法国较有优势的行业来研发人工智能技术。法国国家工业委员会将制定具体路线图,以推动这些行业人工智能技术的研发。 为了达到200亿欧元的目标,欧盟承诺“地平线2020”计划下将2018至2020年的支出增加15亿欧元,还希望通过公私合作伙伴关系额外支出25亿欧元。英国5月宣布签署了一份声明,承诺采用欧洲的人工智能方法。人工智能可以解决关键的社会挑战,从可持续医疗到气候变化,从网络安全到可持续移民。
  • 监测快报 航空材料年报

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    发布时间:2018-10-18
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