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科技之光点亮美好生活——南昌部分科技创新项目成果掠影

大字 日期:2021-09-13 来源:南昌新闻网

▲ 金属复合碳纤维

  ▲ 三鑫医疗透析器生产线

  ▲ 电子臂环演示

  科技是国之利器,国家赖之以强,企业赖之以赢,人民生活赖之以好。

  近年来,我市高度重视科技创新工作,做出了坚决打好科技创新基础大提升战役的重大决策,出台了《南昌市科技创新基础大提升三年行动方案》,创新创业氛围日益浓厚,科技创新成果不断涌现。

  连日来,记者探访我市部分科技创新企业,新型研发机构,近距离感受跳动的南昌“科技创新脉搏”。

  金属复合碳纤维:为飞机,汽车“减重瘦身”

  一条五十余米长的生产线上,12000根细黑丝从顶端被缓缓送入,约四十分钟后,黑丝被均匀染成了漂亮的银灰色,从生产线尾端缓缓流出。这是记者在江西省纳米技术研究院(原中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院)试验室看到的一幕。

  “这些黑丝其实是直径7微米的碳纤维,我们经过特定工序,为它们‘穿’上一层0.2微米的金属镍外衣,形成一种外层金属,内层碳纤维的皮芯型复合纤维。”研究院纳米材料部主任张永毅对记者说,这0.2微米厚的金属外衣,均匀连续地包覆在每一根碳纤维丝的表面,是一项高难度的技术,“整条生产线由我们自主研发,工艺技术经过反复试验,目前达到国内领先水平。”

  据介绍,轻量化是航空,轨道交通及新能源汽车等众多领域的重要发展方向,其目的在于实现材料同等性能条件下的“瘦身”。碳纤维是材料领域“瘦身革命”的领导者。将其与具备高导电,高屏蔽性能等特点的金属材料进行深度结合,就能形成兼具两种材料优点的新型复合材料——金属复合碳纤维。

  “我们这款镍复合碳纤维兼具碳纤维和金属镍的轻质,高强,高导电,高屏蔽性等优点,是传统金属屏蔽材料的高端替代产品,可在不影响屏蔽性能的前提下实现大幅减重,目前已在航空领域实现重要应用。”张永毅向记者介绍道,相关研究表明,以20年使用寿命计算,一架大飞机重量每减轻1kg,在其寿命周期则可节省价值8760美元的燃料成本。一架C919飞机上目前使用金属屏蔽套重约200kg,若采用金属复合碳纤维制品替代原金属屏蔽产品的话,此部分可实现多达60%的减重。

  作为一种高附加值的引领性材料,金属复合碳纤维的性能优点不胜枚举。然而,国外同类型产品的技术封锁,市场垄断,导致其价格高昂,应用范围受严重限制。因此,早日实现金属复合碳纤维的低成本国产化制备战略意义重大,且契合我市航空,汽车等产业高质量发展需求。“目前,我们已实现航空用金属复合碳纤维的中试产业化,预计产值可达1000万元/年。”张永毅表示。

  “人工肾”实现自制:经济,社会效益双丰收

  透析器也称“人工肾”,是血液透析治疗中最关键的设备。位于小蓝经开区的江西三鑫医疗科技股份有限公司,是我国少数几家拥有血液透析产品完整产业链的企业之一。9月6日,在该公司净化车间内,记者见证了一支支透析器的诞生过程。

  “通常一支透析器由万根空心纤维膜组成,成型后的每根透析膜直径0.2毫米,透析膜壁厚40微米,透析膜壁孔径5-7纳米。”江西三鑫医疗科技股份有限公司董事刘明向记者介绍道,空心纤维透析膜是透析器的核心部件。做血透时,患者的血液,透析液分别经空心纤维膜内,外反向流过,通过弥散,超滤,吸附和对流原理进行物质交换,清除患者体内的代谢废物,维持电解质和酸碱平衡,“空心纤维透析膜的质量,决定着血液透析的疗效。”

  从这里出去的每一件产品都被打上了专属二维码。“我们是全国第一家通过自主研发利用国产装备实现透析膜纺丝和透析器组装规模化生产的企业。产品出厂后,用户可以通过扫描二维码溯源。”刘明自豪地告诉记者。

  据了解,2015年12月,三鑫医疗正式设立省级院士工作站,与中国工程院院士,大连理工大学蹇锡高院士及其科研团队合作,共同就空心纤维血液透析膜项目开展研究,并成功突破了聚醚砜膜配方。2018年以来,公司投入2亿多元,自主研发了中国第一条透析器封装生产线,第一条中空纤维透析膜纺丝线,实现了透析膜国产装备自主纺丝零的突破。

  “我们自制的透析膜通过国家法定机构检测,全性能指标达到进口产品标准,部分指标优于进口产品。”刘明介绍道,通过技术创新,三鑫医疗的透析器产品已获得实用新型专利1项及外观设计专利1项,申请专利7项,其中两项为发明专利。2020年,三鑫医疗南昌基地实现透析器年产量300万支,年销售收入达1亿余元。目前,该基地的透析器年产能可达1000万支。

  “除了经济效益,透析器和透析膜的国产化也带来了良好的社会效益。”刘明说,过去,进口透析器和透析膜长期垄断市场,所以血液透析费用居高不下,每次可达1000-1500元。而如今,血透费用已降至每次400-600元,且被纳入医保范畴,为患者大大减轻了经济负担。

  刘明透露,下一步,三鑫医疗将致力于对新型材料透析膜的研发。试制完成后,将填补国际空白。

  VR检修轨道车辆:安全,便捷,成本低

  戴上VR头盔,机车内部构造近在眼前;手握控制手柄,依照系统提示完成检修任务,反复练习掌握维修步骤。这样的情景出现在南昌轨道交通车辆检修VR实训中心。该中心依托江西科骏实业有限公司推出的轨道车辆检修AR/VR学训平台,让学员在开展现场实训之前,通过VR设备身临其境,熟悉知识要点,提升岗位技能认知,达到缩短培训时间,提升培训效率的目的。

  “传统的城市轨道交通车辆检修培训都是用实车进行的。但实车昂贵且新车在拆装教学中易被损坏,学员亲手实践的次数非常有限。导致传统的城市轨道交通车辆检修培训不仅成本高昂,而且效率不高。”江西科骏实业有限公司职教产品经理王雨农表示,原来一个师傅一次顶多带六七个徒弟,但现在通过这个平台,有多少个设备就可以同期培训多少名学员。每一位学员的学习情况都会生成可视化数据供老师掌握。

  “平台还能够随机生成各种轨道交通车辆故障,让学员能够在模拟中提前适应各种状况。”王雨农介绍,该平台在轨道交通车辆数字孪生动态建模,轨道交通车辆故障预测,轨道交通车辆故障领域知识表示及知识库构建方面均有所突破。

  智慧城市轨道交通是未来发展的方向。江西科骏实业有限公司研发部测试主管胡良告诉记者,他们正在加紧研发轨道交通数字孪生智能管控平台,而轨道交通车辆检修仅是其中的一个环节。“简单来说,轨道交通数字孪生智能管控平台是借助数字孪生,物联网,云计算,5G,人工智能等技术,汇聚积累城市轨道交通的各方面数据,为城市轨道系统提供交通综合监控,预警监测,智能运维等一体化解决方案。”

  “项目成功落地实施后,能够为南昌市轨道交通智能运维发展和创新型人才培育提供技术支撑,”胡良表示,轨道交通数字孪生智能管控平台将以南昌为试点,向全国覆盖。预计2025年覆盖15个城市,为轨道交通节约30亿元运维管控成本,市场销售额达5亿元。

  穿戴式臂环:让手语能“听”见

  9月8日,记者走进哈工大机器人(南昌)智能制造研究院时,刚引进的可穿戴式手势感知交互系统项目团队正在进行产品演示。

  来自东北大学的王斐教授是这个项目的负责人。他介绍,目前这个系统已成功应用在听障人士的手语翻译上。研发人员将专用电子臂环戴在前臂手肘处,演示人员做了几个手语动作,手机APP实时通过语音进行翻译:“您好,很高兴见到您。”同时,正常人的语音可以通过APP翻译成手语动图,实现听障人士和普通人之间的正常沟通。

  臂环是如何识别手势的呢?“我们先将常用的手语采集制作成手语词库,通过人工智能的深度学习算法进行离线学习获得识别模型,听障人士在佩戴肌电臂环打手语时,系统就可以实时识别并合成为语音播放出来。”王斐介绍,目前手语词库已经覆盖多个场景,收纳500多个常用手语词汇,在线识别准确率也超过了95%。

  “我们也在不断地更新数据库,希望未来能将其打造成一个手语平台,实现和听障人士对话,完成手语教学等功能。”王斐表示,希望在哈工大机器人(南昌)智能制造研究院培育和孵化下,能够将团队技术产品化,工程化,产业化,尽快服务于社会,“目前,我们已经和泰豪沟通,并在多个方面达成了初步合作意向。”

  王斐还告诉记者,可穿戴式手势感知交互系统的应用领域远不止手语翻译。

  “除了可以应用在手语翻译上,还可以应用在健身,康复医疗,军工等多个领域。”王斐说。

  “我们希望通过研究院这个平台引进更多有应用前景,有引领作用的团队和项目,并使之与南昌的产业,企业结合起来,各方共同努力,将技术变为产品,将产品变为商品,形成可持续发展能力,更好地服务于地方经济。”哈工大机器人(南昌)智能制造研究院院长蔡德章表示。(南昌日报记者 陶婧 黎姿)

[责任编辑:何珍燕]

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