施克磁性开关(中国还有十九个突破发达国家的尖端技术)

Posted 2023-05-28

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施克磁性开关(中国还有十九个突破发达国家的尖端技术)

中国早在2020年共申请专利68720件，居世界首位。在这些公司中，表现最为突出的是华为，据公开资料显示，华为除了是连续4年成为申请国际专利最多的企业外，还连续第三次打破企业专利保有量的世界纪录。更加值得一提的是，中国的发明专利申请量目前已经连续九年，位居世界首位。

值得一提的是，中国的科学引文索引（SCI）论文从1988年的0.56万篇增加到2016年的32.42万篇，位居世界第二位；国内发明专利申请量从1988年的4780件增加到2017年的1381594件，位居世界第一位。

中国的基础研究重大成果不断涌现。化学、材料、物理等学科居世界前列，铁基超导材料保持国际最高转变温度，量子反常霍尔效应、多光子纠缠世界领先，中微子振荡、干细胞、利用体细胞克隆猕猴等取得重要原创性突破，悟空、墨子、慧眼、碳卫星等系列科学实验卫星成功发射，500米口径球面射电望远镜、上海光源、全超导托卡马克核聚变装置等重大科研基础设施为中国开展世界级科学研究奠定了重要物质技术基础。

中国的战略高技术研究捷报频传。超级计算机连续10次蝉联世界之冠，采用国产芯片的“神威·太湖之光”获得高性能计算应用最高奖“戈登·贝尔”奖，载人航天和探月工程取得“天宫”“神舟”“嫦娥”“长征”系列等重要成果，北斗导航进入组网新时代，载人深潜、深地探测、国产航母、大型先进压水堆和高温气冷堆核电、天然气水合物勘查开发、纳米催化、金属纳米结构材料等正在进入世界先进行列。

中国的创新引领产业向中高端迈进。复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步，超超临界燃煤发电、特高压输变电、杂交水稻、海水稻等世界领先，移动通信、语音识别、新能源汽车、第三代核电“华龙一号”、掘进装备等跻身世界前列，集成电路制造、C919大型客机、高档数控机床、大型船舶制造装备等加快追赶国际先进水平，龙门五轴机床、8万吨模锻压力机等装备填补多项国内空白，自主研发的人工智能深度学习芯片实现商业化应用，超导磁共振等医疗器械实现国产化替代，重大传染病防控和疫苗研制、重大新药创制等有力改善民生福祉。

一、石墨烯-铝电池

浙江大学高分子科学与工程学系高超团队，研制出了一种新型石墨烯-铝电池。团队研发的石墨烯—铝电池。它的正极是石墨烯薄膜，负极是金属铝。经测试，它在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量；同时其倍率性能优异，快速充电可1.1秒内充满电。

这种电池还有很多特别的特点：首先是抗冷热：可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作，可谓既耐高温，又抗严寒。而在零下30摄氏度的环境中，这种新型电池能实现1000次充放电性能不减，而在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次稳定循环。其次是经折腾：这种新型电池是柔性的，将它弯折一万次后，容量完全保持；而且，即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸。再次是寿命长：如果智能手机用上这种电池，每天哪怕充电10次，也能用上近70年。

二、超级石墨烯基电池

华为在石墨烯方面的技术能力也是全球瞩目的。华为中央研究院就在日本向全世界宣布：锂电子电池技术实现重大突破，全球首个超级石墨烯基电池登场！一旦这项技术进一步完善、实现商业化，这个世界将面临一场巨变。无疑，石墨烯电池成为提供人类生活所需大多数发电能源的来源！一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命，正在胎动之中！

而在石墨烯方面，全球曾经有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯研发，值得一提的是，中国在石墨烯研发上优势强大。截至2016年3月，中国石墨烯的专利总数占全世界的56%，排名第一，其次才是韩国、美国、日本。尽管石墨烯起于英国，石墨烯被许多国家列为头号技术研发，但今天中国的石墨烯技术却已领跑全球！

三、人工智能多领域

中国人工智能企业数量近4000家，位居全球第二。中国在人工智能技术上已经发展得十分成熟。中国有世界工厂的美誉，且是世界上工业体系最为完善的国家。中国已经提出2025中国制造大计，将把国内的制造业进行转型，从一个制造大国向一个创造强国转变，美国哈佛大学的一份报告指出，中国在多个尖端技术领域已经取得巨大进步。哈佛大学贝尔弗中心7日发表的这份报告指出，中国制造业的巨大发展推动了研发进步。报告说：“中国已取代美国，成为世界排名第一的高技术制造大国。2020年，中国生产了2.5亿台计算机、2500万台汽车和15亿部智能手机。”报告说，中国在某些领域已经成为世界第一，从目前趋势来看，在另一些领域也可能超过美国。

中国在全球语音技术方面，中国公司在包括英语在内的所有语言上都在超越美国公司。全球最大的语音识别初创企业——中国的科大讯飞已经拥有7亿用户，几乎是苹果Siri用户的两倍。中国在金融科技方面，微信支付拥有9亿中国用户，大大超过苹果支付在美国的4400万用户。三分之二的美国人仍以信用卡为主要支付方式，而移动支付已经成为9成中国城市人口的首选，中国的移动支付交易额是美国的150倍，尤其在2020年已经达到42万亿美元。”中国在深度学习被称为“最热门的分领域”。中国的专利出版物数量曾经是美国的6倍。据美国艾伦人工智能研究所的权威评估，到2025年，美国的人工智能论文引用次数将降至第二位。

值得一提的是，中国在国际科技论文发表量和发明专利授权量已居世界第二，部分领域核心关键技术实现重要突破。语音识别、视觉识别技术世界领先，自适应自主学习等初步具备跨越发展的能力，中文信息处理、工业机器人和无人驾驶等技术逐步进入实际应用。

四、基因组工程

中国在基因科学方面，之前已经启动“中国十万人基因组计划”。这是中国在人类基因组研究领域实施的首个重大国家计划，也是目前世界上规模最大、推进速度最快的人类基因组计划：4年内全部完成！值得一提的是，这也将是当前世界上推进速度最快的基因组工程。中国于1999年7月在国际人类基因组注册，积极参加到这项研究计划中，承担其中1%的任务，成为参加这项研究计划唯一的发展中国家。

五、人类基因组工作草图绘制

2000年6月26日，人类有史以来第一个基因组草图终于绘制完成，中国科学家参与并高质量地完成了人类基因组工作草图绘制百分之一的测序任务表明中国科学家有能力起跻身国际科学前沿，并做出重要贡献。

2000年2月12日，参与人类基因组计划的六国科学家联合公布了人类基因组图谱及其分析结果，人类基因组的完成图将于今年绘制出。绘制出完整的人类基因组图谱，破译出人类全部遗传信息。这一计划的实施将为人类自身疾病的诊断和防治提供依旧，给医药产业带来不可估量的变化，将促进生命科学、信息科学及一批高新技术产业的发展。

六、超塑延展性纳米技术

中国科学家在纳米科技研究方面位居国际科技前沿。中国科学家在世界上首次直接发现纳米金属的“奇异”性能―超塑延展性，纳米铜在室温下竟可延伸50多倍而不折不绕，被誉为“本领域的一次突破，它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。从总体看，目前我国有关纳米论文总数排行世界第四，在纳米材料研究方面已在国际上占一席之地。

七、类人型机器人

2000年11月29日，中国独立研制的第一台具有人类外观特征、可以模拟人行走与基本操作功能的类人型机器人，在长沙国防科技大学首次亮相。类人型机器人的问世，标志着我国机器人技术已跻身国际先进行列。

值得一提的是，中国的863计划重点支持的高技术领域的研究开发水平与世界先进水平的整体距离明显缩小，开始在世界高技术领域占有一席之地，60%以上的技术从无到有。

八、三大量子顶尖科技

中国在量子信息科学的某些领域——包括量子计算、量子通信和量子传感——已经超过美国。中国目前在量子信息科学领域的投入是美国的4倍。

哈佛的报告说：“中国还展示了将研发迅速转化为行动优势的能力。2020年12月，在谷歌的53比特量子计算机‘西克莫’取得量子霸权仅一年后，中国达到了同样的里程碑。中国科学技术大学开发的光量子计算机在某些计算方面比谷歌快100亿倍，获得了‘量子霸权’。”

在量子通信方面，报告说：“爱德华·斯诺登2013年披露了美国在中国秘密搜集信息的能力，这促使北京加快量子通信的发展，量子通信是安全的‘黄金标准’。2018年，中国在量子通信和密码技术方面取得的专利数量是美国的4倍多。

九、语音识别、视觉识别技术

中国的百度、阿里、腾讯等企业已先后涉足人工智能，并取得了不俗的成绩，在相关领域正奋力追赶世界领先水平。凭借97%的语音识别准确率、0.23%的人脸识别错误率、28种机器翻译后台支持等一系列突出成绩，且百度曾经被《财富》杂志评为全球人工智能企业四强之一。经过多年持续积累，中国在人工智能领域取得重要进展，部分领域核心关键技术实现重要突破，语音识别、视觉识别技术处于世界领先地位。

十、生物技术和绿色技术

中国在生物技术领域取得巨大进步，之前在这一领域，美国一直是市场领导者。但中国在基础和高端研究、制药和疗法方面取得了重大成就。

尽管美国是很多绿色技术的主要发明者，但中国“在这些技术的制造和应用方面处于全球领先地位，使其能够主导绿色能源供应链的多个环节。

中国在绿色技术供应链的关键环节——包括设备制造、原材料和能源存储——领先于美国和其他国家。凭借其世界工厂的地位，中国已经成为可再生能源发电设备的主要生产国。早在2000年，中国生产的太阳能电池板仅占全球产量的1%，而今全球70%的太阳能电池板由中国供应。相比之下，美国的份额从2000年的30%降至如今的不到1%，这是一个惊人的逆转。全球10大风力涡轮机生产商中有4家是中国企业，它们控制着40%的全球市场，而美国的市场份额仅为12%。权威报告预测，到2028年，中国的电动汽车产量将达到美国的6倍。

十一、太空观测FAST

在国际上做一个横向比较，中国的FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，灵敏度提高约10倍；比排在“阿波罗”登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”305米望远镜，综合性能提高约10倍。

FAST系目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，是人类直接观测遥远星系行星、寻找类似太阳系或地球的宇宙环境，以及潜在智慧生命的重要设施。其科学目标主要是巡视宇宙中的中性氢、发现新脉冲星、主导国际甚长基线网、探测星际分子、寻找地外文明等，在航天工程及其他领域具有广泛用途。经过二十多年的不懈努力，这个曾在国际上不被看好的项目大获成功，实现了中国射电天文学从“追赶”到“领先”的跨越，并在未来20年保持世界领先地位。

十二、半隐式差分法

中国科学家曾庆存从分析大气运动规律的本质入手，提出了“半隐式差分法”，是世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法。他的算法至今仍是世界数值天气预报核心技术的基础。在数值天气预报的基础上，曾庆存又在卫星大气红外遥感、跨季度气候预测、气象灾害监测预报、地球系统模式等领域都相继形成了开创性的理论研究成果，并得到了广泛应用。2016年，81岁的曾庆存荣获全球气象界最高荣誉——国际气象组织奖。

十三、基因编辑技术NgAgo－gDNA

英国《自然·生物技术》杂志之前报道了中国科研人员发明的一种基因编辑技术NgAgo－gDNA获得全球重要反响。有权威专家评论，尽管这种技术尚处于第一阶段，但其潜力有望超过近来被看作诺贝尔奖热门的美国CRISPR－Cas9技术。

据科技日报之前消息，基因编辑是近来生命科学领域的热门研究方向，之前美国研究人员发明的CRISPR－Cas9技术最为炙手可热。NgAgo－gDNA技术研发的河北科技大学副教授韩春雨介绍说，这种基因编辑技术是在荷兰同行的研究基础上，使用脱氧核糖核酸（DNA）而不是核糖核酸作为引导工具，取得一些优势。《自然》杂志执行主编尼克·坎贝尔评论说：虽然这项新技术还处于初期，但有一些理由让我们相信它与现在普遍使用的CRISPR－Cas9技术相比有多种优势，特别是在更精准的基因编辑方面。

十四、混合动力矿用车NTH35

中国的北方股份成功研制出国内首台35吨级混合动力矿用车，标志着北方股份在产品动力多元化应用研究方面取得了突破性成果，填补了国内空白，同时也预示着中国成为世界上少有的掌握矿用车混合动力技术的国家。北方股份研发的这款混合动力矿用车命名为NTH35。该车采用国际先进的功率分流混合动力技术，配备高性能动力锂电池，发动机功率较原普通柴油驱动车辆降低了30%，双电机驱动变速系统可智能高效地进行最优功率分配，并最大程度回收制动能量，节省25%左右的燃油消耗，减少尾气排放。

十五、分子模块设计技术

中国科学院获悉，由该院遗传发育所李家洋研究组与浙江省嘉兴市农业科学院李金军研究组合作，运用“分子模块设计”技术育成的水稻新品种“嘉优中科系列新品种”近日获得突破，两块“嘉优中科1号”水稻实收测产表明，平均亩产分别为913公斤和909.5公斤，比当地主栽品种亩产增产200公斤以上。这意味着我国科学家突破传统育种技术，走出了分子育种的新路。该项目负责人、中国科学院院士李家洋说：“该成果是用分子生物学和基因组学方法提升育种技术的大胆实践和成功探索，标志着中国科学家在现代育种理论研究方面走在了世界前列，对指导未来作物遗传改良具有重大战略意义。”

十六、铁基超导体转变温度全球纪录

中国科学家创造了55开尔文的铁基超导体转变温度纪录。我国科学家走在了铁基超导材料研究全球最前沿。中国的高能所和中国科学院电工研究所的研究人员，基于百米铁基超导带材研制的长尺度跑道型线圈，在10特斯拉二极磁场下，实现超过零场环境80%的高载流性能，首次验证了大尺寸铁基超导线圈在高磁场领域应用的可行性，及其载流性能对背景场强相对不敏感的高场应用优越性。

值得一提的是，这是中国继2016年研制出首根百米级铁基超导带材、2019年完成小尺寸铁基超导螺线管线圈24特斯拉性能验证后，该团队取得的又一重要进展。目前中国科学家走在铁基高温超导研究全球最前沿所谓超导，是指某些材料在温度降低到某一临界温度以下时，电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导材料。超导材料的两个基本性质是零电阻和完全抗磁性，这些不寻常的特性使其在科学研究、信息通讯、能源存储、交通运输、生物医学等领域均有重大的应用前景。

1968年，美国物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断，超导材料的转变温度一般不能超过40开尔文（1开尔文约为-273℃），这个温度也被称为麦克米兰极限温度。1986年，两名欧洲科学家发现了以铜为关键组成元素的铜氧化物超导体。值得一提的是，中国科学家在内的研究团队将铜氧化物超导体的临界转变温度提高到液氮温区以上，突破了麦克米兰极限温度，学界将其称为铜基高温超导材料。

十七、中微子振荡技术

由中国科学院高能物理研究所牵头的大亚湾反应堆中微子实验，利用大亚湾核电站反应堆测量sin22θ13的实验计划，其设计精度比过去国际最好水平提高近一个量级。

中微子是构成物质世界的一类基本粒子，它包括电子型中微子、μ子型中微子和τ子型中微子3种类型。这3种中微子在飞行中可以从一种类型转变成另一种类型，即中微子振荡。其振荡模式在理论上有3种，分别由θ23、θ12和θ13表示。前两种振荡已被多个实验所证实，第三种振荡因测量难度更大，一直没有被实验证实。θ13的大小关系到中微子物理研究未来的发展方向，并和宇宙起源中的反物质消失之谜相关，是国际上中微子研究的热点。

该合作组利用55天获取的中微子事例，测量得到sin22θ13的大小为0.092，误差为1.7%。测量结果的显著性为5.2个标准偏差，也就是说无振荡的可能性只有千万分之一。

十八、高效N型单晶硅电池技术

中国光伏走在了世界的最前列。据了解，中国企业贡献了全球76%的光伏产品产量。中国光伏产品凭借着物美价廉的优势，占据了全球大部分光伏市场；并且，中国企业在全球光伏榜单之中不仅名列前茅，且占据多席。中国公司研究院所研发的高效N型单晶硅电池技术获权威第三方测试认证机构认可，标定全面积电池最高转化效率达25.4%。值得一提的是，晶科能源在大面积N型单晶钝化接触电池转化效率方面，又一次创造新的世界纪录。

十九、霍尔发动机关键技术

中国航天科技801所在霍尔发动机上突破新高，在关键技术上实现了弯道超车赶超美俄。中国的航天科技801所进行了一项实验，——大功率推力器霍尔发动机进行了点火实验，最终实验大获成功，总计在轨点火时间长达50小时，高达8小时的持续点火，超过30次的点火次数。意味着中国完全掌握了20千瓦霍尔推力器的关键技术，而值得一提的是目前大部分国家的技术还卡在离子推力器的关键技术上。

霍尔推力器是目前掌握的最为先进的电推进发动机，基本都是被用在火箭发动机上，常用在周期长的太空飞船和在轨卫星的推进调控。它的优势就在于，无需消耗任何的燃料，它的动力来源于氙，利用电磁场加速约束电离子，最终靠着环境产生高速离子以及电离推进剂，为霍尔推力器提供了源源不断的动力。而它还拥有着很多的优点，由于它不用携带大量提供飞行的燃料，因此不仅体积小自重也相对较小，不过目前这种发动机的造价高昂。