【中国天眼FAST发现脉冲星约500颗】
  被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)正式验收至今已近两年。“中国天眼”运行效率和质量不断提高,年观测时长超过5300小时,已远超国际同行预期的工作效率,为其科学产出起到重要支撑作用。1月5日,中国科学院发布消息,2021年,科学家依托“中国天眼”又取得了一批重要科研成果。
  为解决恒星形成三大经典问题之一提供重要观测证据
  中性氢是宇宙中丰度最高的元素,广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。
  国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队采用原创的中性氢窄线自吸收方法,利用“中国天眼”首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果,为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。
  该成果论文于北京时间1月6日在国际学术期刊《自然》杂志以封面文章形式发表。
  “‘中国天眼’探测到的磁场强度只有地球磁场的十万分之一,比恒星形成标准模型预测的磁场强度弱至少3—4倍。”“中国天眼”运行和发展中心首席科学家、论文作者李菂说,“这个结果揭示分子云在致密云核阶段即可超前达成磁超临界状态,可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制使得恒星形成提前发生。此成果也有望将中性氢窄线自吸收方法拓展成为星际磁场测量的重要系统性探针。”
  在揭示快速射电暴基础物理机制方面取得重大进展
  快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,爆发时间仅持续几毫秒,最初于2007年被发现,疑似为来自河外星系的脉冲信号。发现之初,学界对于其真实性还有所怀疑,直到2013年更多此类现象被发现,才逐步得到认可和广泛的关注,并被正式定名为快速射电暴。因起源与物理机制完全未知,成为当今天体物理领域最大热点之一。
  目前,已有数百例快速射电暴被探测到,其中仅少数呈现出重复爆发现象。FRB121102是人类所知的第一个重复暴,在2017年成为首个被精确定位、能够确认其宿主星系的快速射电暴。
  国家天文台李菂、王培、朱炜玮领导的国际合作团队利用“中国天眼”对FRB121102进行观测,在约50天内探测到1652次爆发事件,获得迄今最大的快速射电暴爆发事件样本,超过此前本领域所有文章发表的射电暴爆发事件总量。
  科研人员分析样本后,首次揭示了快速射电暴爆发率的完整能谱,发现了双峰结构,排除了此快速射电暴爆发的周期性或准周期性,严格限制了重复FRB来自单一致密天体的可能。这是揭示快速射电暴基础物理机制的重大进展。该成果论文于2021年10月14日在国际学术期刊《自然》杂志发表。
  此外,“中国天眼”多科学目标巡天已经发现至少6例新快速射电暴,正为揭示这一现象的机制、推进这一领域发展做出独特贡献。
  持续发现毫秒脉冲星,开展多波段合作观测
  脉冲星能够发射出高度周期性的脉冲,周期在1.4毫秒到23秒之间。被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星,可以与地球上最好的原子钟相媲美。因此,发现脉冲星是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。截至目前,“中国天眼”共发现约500颗脉冲星,成为自其运行以来世界上发现脉冲星效率最高的设备。
  “中国天眼”配备19波束L波段接收机,是目前世界上最强大的脉冲星搜寻利器。国家天文台韩金林领导的“中国天眼”重大优先项目“银道面脉冲星快照巡天”在不到两年时间,累计观测了约620个机时,完成了计划搜寻天区的8%。截至目前,仅该项目就新发现279颗脉冲星,其中65个为毫秒脉冲星,在双星系统中的有22颗。该工作执行1年半,所发现的脉冲星数已经超越美国阿雷西博望远镜15年的搜寻结果。相关论文于2021年5月在国内学术期刊《天文和天体物理学研究》发表。
  基于“中国天眼”灵敏度国际领先的优势,将“中国天眼”与重要空间天文设施费米伽马射线天文台大视场望远镜相结合,进行天地一体化协同和后随观测,具有产生重大科学突破的潜力。国家天文台李菂、王培领导的国际合作团队发现了多颗脉冲星,并开展了多波段观测分析。相关成果于2021年12月在国内学术期刊《中国科学》上以封面及编辑点评文章形式发表。
  李菂说:“多波段合作观测不仅开启了‘中国天眼’脉冲星搜索新方向,而且打开了研究脉冲星电磁辐射机制的新途径,为研究中子星星族演化和探测引力波提供更多样本。”
  未来考虑1%观测时间向中小学生开放
  科技创新离不开国际合作和开放共享。“中国天眼”在建设之初,即确立了按国际惯例逐步开放的原则。2021年3月31日0时,“中国天眼”正式向全球开放共享,向全球天文学家征集观测申请。
  中国科学院副院长周琪说:“一年来,中国科学院全力做好‘中国天眼’开放运行和科学研究工作。第一时间成立了‘中国天眼’科学委员会、时间分配委员会和用户委员会,统筹规划科学方向、遴选重大项目、制定数据开放政策等,充分发挥‘中国天眼’科学效能,促进重大科学成果产出。”
  据“中国天眼”运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏介绍,此次征集共收到来自不同国家共7216小时的观测申请,最终14个国家(不含中国)的27份国际项目获得批准,并于2021年8月启动科学观测。
  随着性能的提升,“中国天眼”的科学潜力还将进一步显现,成果还将不断涌现。中国科学院院士、国家天文台研究员武向平说:“未来,FAST还将搜寻发现更多的脉冲星,希望能看到更遥远的银河系外的脉冲星。同时继续巡视宇宙中的中性氢,帮助科学家研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化等。”
  武向平还透露,“中国天眼”正在考虑拿出1%的观测时间对全国的中小学生开放。“中小学生可以提出好的科学想法,由专业天文学家帮助他们来实现。”    
  来源:人民日报

无模组技术的推出将增强电池环节的议价,将改变产业格局

龙头企业推出 CTP 以来,正在影响产业生态的变化。对于模组概念的淡化,意味着动力电池 企业向电池包层面的深入渗透,而此前的产业模式主要是整车企业向电池企业购买电芯或模 组,电池包的设计主导权在整车企业手中。因此 CTP 技术的理念也体现电池企业对提升产业 话语权的诉求;同时 CTP 技术本身的降本增效较为显著,能够较好的弥补铁锂等较低比能电 池的短板,发挥其成本优势,从而增强铁锂电池的竞争优势,影响产业格局。

技术升级正在增强对下游议价。宁德时代意在提升下游议价权,CTP 将有利于工艺渗透、 稳定合作,但对较多应用软包的海外车企推广有难度。CATL 所开发的 CTP 技术在电芯 成本不增加的情况下实现一定的系统成本降幅,提升与整车企业的议价能力。在此过程 中,议价权能够提高的原因在于,技术渗透到电池包的设计、制造和售后维修方面。因 此,从商业合作角度看,将有利于和下游整车企业保持长期稳定的合作。但对部分海外 车企的推广较难,主要系车企较多采用软包三元,而软包在 CTP 技术中的固定有难度。然而 CTP 的竞争力或将吸引部分整车企业采纳方形产品。

集成大势所趋,是做减法,更是做加法

演进之中,简化环节减少用料是做减法,但本质是为了开发更加高效高性能的系统。在 CTP 的设计理念中,更高的成组效率是目标,因此开展去模组化,减少辅件;降本诉求下,冗余 功能、材料的去除也是重要的手段,特斯拉是具备竞争力的代表企业。在做减法的过程中, 能够发现产品的性能也在持续改善,更加集成化的系统代表着更先进的管控方式,是集成大 势之下做加法的体现。

高集成的下一步:CTC 技术

无模组技术仍然存在待改善的缺陷。1)模组做大,在制造层面的吊装、固定、维修方面难度 提高;2)单电芯的问题需要返回整个电池包,因此需考验电池稳定性和一致性;3)刀片电 池的制造环节到最终的成品率仍然需要观察和改进,商业成熟度较差。

渐进集约化,无模组后 CTC 技术已在酝酿。通过工艺的持续精进,使新能源汽车成本逐渐接 近燃油车,提升竞争力。在此过程中动力电池系统的设计至关重要。从电芯到模组,再到电 池包,在电池的结构设计上行业不断取得进步。CATL 基于整合理念,又推出 CTC 设计理念, 即 Cell to Chassis(电芯到整车底盘)。CTC 技术不仅会进行电池的重新布置,还会将三电 系统纳入,并通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。通过系统集成,使得成本 下降,重量减轻而提升续航(800-1000km),乘坐空间更大。CATL 项延火预计 2025 年前后 推出高度集成化 CTC 技术,2028 年前后有望升级为智能化 CTC 电动底盘系统。

电池与整车的集成,在应用层面挑战仍存。CTC 技术并非新概念,如电动车初创企业 Canoo 已开发滑板式独立底盘(仍有模组概念),而特斯拉的 S-平台、3-平台及大众的 MEB 平台也 有集成化的理念(仍保留电池系统 Pack)。但 CTC 在应用层面仍面临技术和商业难点:

技术上,电芯与底盘的集成过程中需要解决的关键问题之一是安全。电池包在底盘碰撞 中的承力演变至少历经 3 代,从不受力到纵向受力,再到纵向+横向受力。在 CTC 中, 碰撞中电芯与底盘均直接参与受力并发生形变,因此在保证安全的前提下实现集成的难 度进一步提升;

商业上,设计主导权存在博弈,而底盘行业望迎新模式。集约化的理念意味着产业链的 合作需要加强,在底盘之前,Pack 的设计主导便经历主导权的博弈,主动权逐渐回到整 车企业。在底盘设计上,整车企业历来是主导地位,电池企业的优势更小。因此电池企 业更好的方式是收购或控股底盘公司,而集成之下“电底盘“的出现有望重塑底盘行业, 通过底盘的独立开发,集成整车所需的大部分硬件,底盘的价值将进一步凸显。

集约化的代表:特斯拉优秀的垂直整合理念与实力

从特斯拉的电池系统升级窥探其优秀的产品竞争力,处处体现集约化理念。在新能源车与燃 油车的 PK 中,新能源车成本较高是一大劣势,因此特斯拉在推进产业发展的过程中注重降 本,而电池系统成本占整车比例高,所以是聚焦改善的部分。特斯拉主要的降本思想是不断做减法,以集成化的理念去除多余的零件,简化工艺,减少中间商环节:

技术升级时的大减法:持续的集成使得系统能够得到升级,并在升级过程中去掉冗余的 功能,例如 Model Y 的后车身铸造件、热泵系统等组件;

同一技术框架内的小减法:细小的创新持续积累,也能够发挥价值。电芯层面,切换到 具备成本竞争力的供应商,未来可能从外购转为自制;系统辅助器件层面,论证后进行 设计的变更,减少器件数量或重量,例如单模组配备两个柔性电路板(FPC)的原有方 案经改进后减少为一个 FPC。

特斯拉“电池日”展现其正向降本、垂直整合的决心与实力。在 2020 年 9 月 23 日召开的“电池 日”上,特斯拉充分展示了其在动力电池系统开发整合方面的技艺,公司预计 3 年内使每 kWh 电池成本下降 56%,续航里程提升 54%,单 GWh 产能投资成本减少 69%。公司的正向降 本垂直整合理念贯穿于材料改性与工艺精进之中:

电芯设计:开发无极耳技术,与常规的设计相比,能够减少电阻,降低整个电极长度上 的电流偏差,减少焦耳热,并提高散热能力。在此基础上能够缓解大圆柱带来的产热增 加问题,进而推出 4680 大圆柱电芯,能量增加 5 倍,续航可提升 16%;

电芯制造:优化各个工序,包括干电极技术、高速连续组装工艺、电子系统管理等,改 造后的单 GWh 投资将减少 75%,并且单 GWh 的产线占地面积将为原有的 1/10;

负极材料:采用冶金硅原料,表面使用弹性离子导电聚合物涂覆,并以高弹性粘结剂+电 极设计方式形成高强度网络,降低硅负极体积膨胀带来的循环性能下降等影响;

正极材料:高镍正极为趋势,2/3 的镍与 1/3 的锰认为是较合适的配比,同时根据不同 出行场景开发不同的正极产品。材料改性之外,以优化传统正极材料处理流程(无硫酸、 0 废水产出)+北美锂资源开发+正极金属回收循环利用模式进一步降本;

系统集成:在电芯集成到整车环节,应用大模组形式使结构更加紧凑,减重减零提升续 航;高度集成的电池+车身工厂将使单 GWh 投资成本下降 55%。

来源:DT新材料

新材料智库

#中国人民银行考试[超话]##从新手到行家##人行报名# 新古典经济增长模型稳态下各种增长率(合集),今天给大家简单推导一下,有技术进步的新古典增长模型,稳态下的各种增长率:
1.效率工人的人均产出、效率工人的人均资本增长率等于 0
2.人均资本、人均产出增长率等于技术进步率
3.总资本、总产出增长率等于人口增长率加上技术进步率
4.实际利率保持不变
5.实际工资增长率等于技术进步率
6.资本产出比的增长率等于技术进步率


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