新世纪新世纪科学技术发展与展望科学技术发展与展望专题讲座二专题讲座二市委党校市委党校 陈定春陈定春2010.8一、信息技术一、信息技术二、新能源技术二、新能源技术 三、新材料技术三、新材料技术四、现代军事技术四、现代军事技术 一、信息技术一、信息技术“信息技术是现代文明信息技术是现代文明的技术基础，是科学研究的技术基础，是科学研究与技术开发中的不可缺少与技术开发中的不可缺少的手段，是高技术中的关的手段，是高技术中的关键技术。它以键技术。它以微电子技术微电子技术为基础，以为基础，以计算机技术计算机技术和和通信技术通信技术为主体，并渗透为主体，并渗透到各种传统技术中，又形到各种传统技术中，又形成了许多边缘学科。成了许多边缘学科。”中国中国“两弹之父两弹之父”朱光朱光亚亚微电子技术微电子技术 微电子技术的核心是集成电路技术。即将微电子技术的核心是集成电路技术。即将若干电子元件，如晶体管、电阻等集成在若干电子元件，如晶体管、电阻等集成在一块半导体芯片上，组成完成某种功能的一块半导体芯片上，组成完成某种功能的电路。电路。“三超技术三超技术”：超净技术超净技术 超高纯度技术超高纯度技术 超微细加工技术超微细加工技术日韩抱头痛哭！我国日韩抱头痛哭！我国65纳米芯片工艺进入量产纳米芯片工艺进入量产计算机技术计算机技术 1 1、计算机的产生和发展、计算机的产生和发展 19461946年年2 2月，世界上第月，世界上第一台计算机在美国宾夕法尼一台计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，名叫埃尼阿克。亚大学诞生，名叫埃尼阿克。其主要元件是电子管，由其主要元件是电子管，由1.881.88万个电子管组成，体积万个电子管组成，体积庞大，占地约为庞大，占地约为170170平方米，平方米，重达重达3030吨，能在一秒钟内完吨，能在一秒钟内完成成50005000次运算，耗电总量次运算，耗电总量超过超过174174千瓦千瓦/ /小时。小时。第二代第二代(1959-1964)晶体管晶体管第一代第一代(1946-1958)电子管电子管第三代第三代(1965-1970)集成电路集成电路第四代（第四代（1971年以后）大规年以后）大规模和超大规模集成电路，巨模和超大规模集成电路，巨型机、微型机型机、微型机新一代计算机新一代计算机(1981- )2 2、计算机的组成、计算机的组成3 3、计算机的应用领域、计算机的应用领域 计算机网络就是将多台可独立工作计算机网络就是将多台可独立工作的计算机，通过一定的通信方式互的计算机，通过一定的通信方式互连形成资源共享的系统。我们接触连形成资源共享的系统。我们接触最多的是因特网最多的是因特网。物联网物联网v所谓物联网，指的是所谓物联网，指的是把所有物品通过传感把所有物品通过传感设备与互联网连接起设备与互联网连接起来，实现智能化识别来，实现智能化识别和管理。物联网比互和管理。物联网比互联网更为庞大，广泛联网更为庞大，广泛用于智能交通、公共用于智能交通、公共安全、智能家居、工安全、智能家居、工业监测、老人护理等业监测、老人护理等多个领域。多个领域。物联网物联网清明上河图清明上河图辅助设计辅助设计(CAD)、辅助制造辅助制造(CAM)、辅助教学（辅助教学（CAI） CAD：目前在飞机、汽车、集成电路、：目前在飞机、汽车、集成电路、组合式机床和工程设计中已得到广泛应组合式机床和工程设计中已得到广泛应用。用。 CAM：广泛应用于制造业，使生产自广泛应用于制造业，使生产自动化水平、劳动生产率和产品质量都大动化水平、劳动生产率和产品质量都大大提高。大提高。 C A I：是在计算机辅助下进行的各种是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。方法与技术。通信技术通信技术 数字微波通信与光纤通信、卫星通信数字微波通信与光纤通信、卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。大传输手段。 “三网合一三网合一”香江股份:给3G机箱柜装上“中国芯”二、新能源技术二、新能源技术进入进入21世纪，人类主要面临世纪，人类主要面临两大危机两大危机：“200200年年内内地球毁灭地球毁灭”人类要想继续存活只有人类要想继续存活只有一条路：移民外星球。一条路：移民外星球。“由于人类基因中携带由于人类基因中携带的的自私、贪婪自私、贪婪的遗的遗传密码，人类对于地球传密码，人类对于地球的掠夺日盛，资源正在的掠夺日盛，资源正在一点点耗尽，人类不能一点点耗尽，人类不能把所有的鸡蛋都放在一把所有的鸡蛋都放在一个篮子里，所以，不能个篮子里，所以，不能将赌注放在一个星球上。将赌注放在一个星球上。” ” 能源的分类能源的分类太阳辐射能太阳辐射能太阳能、煤、石油、天然气、水能、太阳能、煤、石油、天然气、水能、风能、生物能等风能、生物能等地球内能地球内能核能、地热能（地下蒸汽、温泉、核能、地热能（地下蒸汽、温泉、火山爆发的能量）火山爆发的能量） 天体引力能天体引力能潮汐能潮汐能 1、按其形成和来源分类：、按其形成和来源分类： 2 2、按开发利用状况分类：、按开发利用状况分类：常规能源常规能源煤、石油、天然气、水能煤、石油、天然气、水能新能源新能源太阳能、风能、地热、海洋能、太阳能、风能、地热、海洋能、生物能、核能生物能、核能 3、按属性分类：、按属性分类：可再生能源可再生能源水能、太阳能、地热能、风能、海水能、太阳能、地热能、风能、海洋能和生物质能。洋能和生物质能。非可再生能源非可再生能源 煤、石油、天然气、核能煤、石油、天然气、核能 4、按转换传递过程分类：、按转换传递过程分类：一次能源一次能源煤、石油、天然气、水能、风能、煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能核能、海洋能、生物能二次能源二次能源煤气、焦碳、汽油、煤油、电力、煤气、焦碳、汽油、煤油、电力、氢能等氢能等新能源技术原理及应用新能源技术原理及应用1、太阳能、太阳能光伏效应光能光能热能热能光能光能电能电能太阳电池结构太阳电池结构示意图示意图太阳电池太阳电池 发电原理示发电原理示意图意图光伏效应光伏效应晶体硅太阳能电池板生产过程晶体硅太阳能电池板生产过程 太太空空发发电电2、风能 风力发电原理：风的风力发电原理：风的动能动能机械能机械能电能。电能。 风力发电机组，包括风力发电机组，包括风轮、发电机和铁塔风轮、发电机和铁塔三部分。三部分。 3 3、生物质能、生物质能v生物质能，就生物质能，就是太阳能以化是太阳能以化学能形式贮存学能形式贮存在生物质中的在生物质中的能量形式，即能量形式，即以生物质为载以生物质为载体的能量。体的能量。动物动物粪便粪便生活生活垃圾垃圾油料油料植物植物水生水生植物植物农业农业废弃物废弃物林业林业资源资源生物生物质能质能v可再生性；可再生性；生物质能的特点生物质能的特点v低污染性；低污染性；v广泛分布性；广泛分布性； v生物质燃料总量十分丰富：地球陆地每生物质燃料总量十分丰富：地球陆地每年生产年生产10001250亿吨生物质；海洋年亿吨生物质；海洋年生产生产500亿吨生物质。我国拥有丰富的生亿吨生物质。我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论年生物物质能资源，据测算，我国理论年生物质能资源为质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的中国总能耗的4倍左右。倍左右。v脂肪快艇脂肪快艇4 4、核能、核能v核聚变，即两个轻原核聚变，即两个轻原子核（如氘），聚合子核（如氘），聚合成为一个较重的氦核，成为一个较重的氦核，从而释放出巨大的能从而释放出巨大的能量。量。“国际热核聚变国际热核聚变实验堆计划实验堆计划”南方日报：核电恐慌调查南方日报：核电恐慌调查 三、新材料技术三、新材料技术v现代社会，材料已成为国民经济建设、现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。国防建设和人民生活的重要组成部分。新材料科学按其物理化学分类，包括金新材料科学按其物理化学分类，包括金属材料、非金属材料（如水泥、玻璃、属材料、非金属材料（如水泥、玻璃、陶瓷等）、高分子材料、复合材料四大陶瓷等）、高分子材料、复合材料四大类。类。 1. 金属材料金属材料优点优点: : 高纫性，延展性好，强度高，导电性好。高纫性，延展性好，强度高，导电性好。发展及分类发展及分类: : 初期初期：铁和钢：铁和钢( (铁的合金铁的合金) )2020世纪初世纪初：以硬铝为首的铝合金：以硬铝为首的铝合金2020世纪世纪5050年代年代：起又出现只有钢一半重、耐热性：起又出现只有钢一半重、耐热性比钢好而强度不低于钢的钛合金。比钢好而强度不低于钢的钛合金。现在现在：主要仍是钢、铝合金、钛合金：主要仍是钢、铝合金、钛合金发展发展：超高纯度铁、超高强度钢、超高速钢：超高纯度铁、超高强度钢、超高速钢( (用用作刀具作刀具) )、超硬合金、超塑性合金、超耐热合金、超硬合金、超塑性合金、超耐热合金、超低温材料等等。超低温材料等等。超塑金属超塑金属某些坚固的金属进行特定的高温处理或添加某某些坚固的金属进行特定的高温处理或添加某些元素，就可以使它们变得象些元素，就可以使它们变得象“软糖软糖”或或“粘粘糕糕”样，只用很小的力，就能把它们拉长几样，只用很小的力，就能把它们拉长几十倍、几百倍、甚至几千倍，随你加工成什么十倍、几百倍、甚至几千倍，随你加工成什么形状。人们形象地把这类金属称为形状。人们形象地把这类金属称为“超塑金属超塑金属”。例如，纯镍、铁镍铬合金、钛合金等。例如，纯镍、铁镍铬合金、钛合金等。 超塑合金槽筒超塑合金槽筒 记忆合金记忆合金将金属镍和钛以将金属镍和钛以9:11的比的比例掺合在一起，如果在某例掺合在一起，如果在某一较高温度下，用这种材一较高温度下，用这种材料做成一根笔直的金属丝，料做成一根笔直的金属丝，冷却后，把它随意地盘卷冷却后，把它随意地盘卷起来，只要用火一烧，就起来，只要用火一烧，就会立即恢复到原来的笔直会立即恢复到原来的笔直形状。形状。 形状记忆合金是材料家族中的形状记忆合金是材料家族中的一个后起之秀，由于它的奇特一个后起之秀，由于它的奇特性能，人们已经给它派了一些性能，人们已经给它派了一些恃殊用场。如航天器上体积较恃殊用场。如航天器上体积较大的天线、新型发动机大的天线、新型发动机2. 非金属材料非金属材料1) 陶瓷陶瓷 优点优点: : 强度高，收缩小，机械性能好；耐各种酸碱腐蚀，强度高，收缩小，机械性能好；耐各种酸碱腐蚀，耐高温，耐辐射，抗氧化。致命缺点是易脆性。耐高温，耐辐射，抗氧化。致命缺点是易脆性。高强高温结构陶瓷高强高温结构陶瓷强度高，机械性能好，是高温发热强度高，机械性能好，是高温发热元件、绝热发动机和燃气涡轮机叶片、喷嘴等高温工元件、绝热发动机和燃气涡轮机叶片、喷嘴等高温工作器件的重要材料，还可用作高温坩锅、高速切削刀作器件的重要材料，还可用作高温坩锅、高速切削刀具和磨具材料。具和磨具材料。 电工电子特种功能陶瓷电工电子特种功能陶瓷具有特殊的声、光、电、磁、具有特殊的声、光、电、磁、热和机械力的转换、放大等物理、化学效应，是功热和机械力的转换、放大等物理、化学效应，是功能材料中引人注目的新型材料。能材料中引人注目的新型材料。 航天飞机的防热盔甲航天飞机的防热盔甲一一种种新新型型人人造造耐耐高高温温陶陶瓷瓷材材料料，以以纯纯度度99.7%、直直径径为为11.5 m的的石石英英纤纤维维加加水水混混合合成成浆浆状状，倒倒入入模模具具中中脱脱水水加加压压成成型型，然然后后浸浸胶胶 体体 石石 英英 ， 干干 燥燥 后后 在在1290的的电电炉炉中中烧烧成成。再再按按要要求求切切成成外外形形不不同同、大大小小不不等等的的“砖砖块块”，最最后后粘粘贴贴到到航航天天飞飞机机的的铝铝合合金金蒙蒙皮皮上上，把把外外表表严严严严实实实实地地封封盖盖起起来来，就就象象给给航航天天飞机穿上了一身防热盔甲。飞机穿上了一身防热盔甲。2) 玻璃玻璃钢化玻璃钢化玻璃(安全玻璃安全玻璃)强度是平板玻璃的35倍，耐急冷急热性较好, 破碎后呈小粒状。常用于汽车、火车等交通工具的风挡玻璃、窗玻璃，高级宾馆的玻璃大门及隔断、玻璃幕墙等。夹层玻璃夹层玻璃(另一种安全玻璃另一种安全玻璃)具有良好的隔音效果，有效地降低噪声(一般可降噪3540分贝)，被广泛应用于机场办公室、候机大厅等需要隔音的场合。中空玻璃中空玻璃用于超高层建筑物的观光厅等重要部位。此外，列车的空调车箱和地铁车窗玻璃都是钢化中空玻璃，隔热，隔音等。 镀膜玻璃镀膜玻璃控制阳光的入射，减少空调能耗，也可限制室内热量向外辐射散失，在寒冷地区有显著的节能效果。 3、高分子材料、高分子材料v含义：含义：v是由大量小分子单元以化学是由大量小分子单元以化学键连接起来的键连接起来的, ,具有很高分子具有很高分子量的聚合物。量的聚合物。v分类分类v按按来来源源分分：天天然然、半半合合成成和和合成高分子材料。合成高分子材料。 v按按功功能能分分：结结构构高高分分子子材材料料和功能高分子材料。和功能高分子材料。 结构高分子材料结构高分子材料v塑料产量最大，主要用于包塑料产量最大，主要用于包装材料、结构材料、建筑材装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料料以及交通运输材料v橡胶的主要用途为制造轮胎橡胶的主要用途为制造轮胎v纤维的主要用途为衣着用料纤维的主要用途为衣着用料功能高分子材料功能高分子材料v功能高分子，是指具有某种特别的功能功能高分子，是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料。其最显著的特点在于它具有特子材料。其最显著的特点在于它具有特殊的光、电、磁、催化等性能。例如光殊的光、电、磁、催化等性能。例如光致变色高分子、导电高分子、铁磁性高致变色高分子、导电高分子、铁磁性高分子、催化高分于以及生物功能高分子分子、催化高分于以及生物功能高分子等。等。导电高分子材料导电高分子材料v是以有机高分子材料为基体是以有机高分子材料为基体, ,加入一定数量的导电物质加入一定数量的导电物质( (如如炭黑、石墨、碳纤维、金属炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物粉、金属纤维、金属氧化物等等) )组合而成。该类材料兼有组合而成。该类材料兼有高分子材料的易加工特性和高分子材料的易加工特性和金属的导电性。应用主要有金属的导电性。应用主要有电磁波屏蔽、电子元件电磁波屏蔽、电子元件( (二极二极管、晶体管、场效应晶体管管、晶体管、场效应晶体管等等) )、微波吸收材料、隐身材、微波吸收材料、隐身材料等。料等。防辐射服防辐射服磁性高分子材料磁性高分子材料v早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿矿(铁氧体铁氧体)烧结或铸造成磁性体，现在工业常烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成高分子磁性材料，容混炼于塑料或橡胶中制成高分子磁性材料，容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点。与其它元件一体成型等特点。光功能高分子材料光功能高分子材料v所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。主要包括光导材料、光记录材料、光加工材主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料料、光学用塑料( (如塑料透镜、接触眼镜等如塑料透镜、接触眼镜等) )、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。材料、光合作用材料等。光导纤维 4、复合材料、复合材料v复合材料，是由两种或两种以上不同性质的复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。成具有新性能的材料。v复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。这些高强度纤维能与合成树脂、碳、最大。这些高强度纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属或铝、镁、钛等石墨、陶瓷、橡胶等非金属或铝、镁、钛等金属复合，构成各具特色的复合材料。金属复合，构成各具特色的复合材料。碳碳纤维底座汽底座汽车全碳纤维山地自行车售价达全碳纤维山地自行车售价达12000美元美元v车身身强度超度超过钢材料，重量材料，重量仅1.8磅。磅。四、现代军事科学技术四、现代军事科学技术v现现代代战战争争其其基基本本特特点点：侦侦察察立立体体化化、打打击击精精巧巧化化、反反应应高高速速化化、防防护护综综合合化化、控制智能化。控制智能化。 v现现代代军军事事科科技技主主要要包包括括：侦侦察察监监视视技技术术、伪伪装装与与隐隐身身技技术术、精精确确制制导导技技术术、电电子子战战与与信信息息战战技技术术、指指挥挥自自动动化化系系统统技技术术、军军事事航航天天技技术术、核核武武器器和和化化学学武武器器及及生生物武器技术、新概念武器技术等。物武器技术、新概念武器技术等。侦察监视技术1、地面侦察美军无人地面侦察车美军无人地面侦察车2、海上侦察、海上侦察靠拖曳式声纳和靠拖曳式声纳和扩展型传感器来扩展型传感器来捕捉水下的声波捕捉水下的声波情报，在捕捉到情报，在捕捉到可疑的声波后，可疑的声波后，立即通过卫星上立即通过卫星上传情报接收站。传情报接收站。3、空中侦察、空中侦察U2侦察机EP3侦察机“全球鹰全球鹰”无人侦察机无人侦察机捕食者无人机捕食者无人机4、卫星侦察、卫星侦察精确制导技术精确制导技术精确制导技术是按照特精确制导技术是按照特定基准选择飞行路线，定基准选择飞行路线，控制和引导武器系统对控制和引导武器系统对目标进行攻击的综合性目标进行攻击的综合性技术。技术。 直接命中概率高，是精直接命中概率高，是精确制导武器最基本的特确制导武器最基本的特征。征。1 1、遥控制导、遥控制导“有线遥控制导有线遥控制导”“电视指令制导电视指令制导”“无线电遥控制无线电遥控制导导”2 2、寻的制导、寻的制导v就是弹体自己寻找、就是弹体自己寻找、跟踪并击毁目标。分跟踪并击毁目标。分为为“主动式主动式”、“半半主动式主动式”和和“被动式被动式寻的制导寻的制导”。优点是。优点是精度非常高，适合打精度非常高，适合打击运动目标。近距格击运动目标。近距格斗空空导弹多采用红斗空空导弹多采用红外寻的制导，发射后外寻的制导，发射后不管。不管。3 3、自主制导、自主制导v惯性制导：不易受外界惯性制导：不易受外界干扰。大多数地地弹道干扰。大多数地地弹道导弹采用。导弹采用。v地形匹配和景象制导：地形匹配和景象制导：精度高，不受气象条件精度高，不受气象条件的影响。远程巡航导弹的影响。远程巡航导弹采用。采用。vGPS制导：用弹上安装制导：用弹上安装的的GPS接收机接收导航接收机接收导航卫星的信号，修正飞行卫星的信号，修正飞行路线，提高制导精度。路线，提高制导精度。4 4、复合制导、复合制导v在导弹飞行的初始段、中间段和末段，同时在导弹飞行的初始段、中间段和末段，同时或先后采用两种以上制导方式的制导称为复或先后采用两种以上制导方式的制导称为复合制导。这种制导可以增大制导距离，提高合制导。这种制导可以增大制导距离，提高制导精度。制导精度。谢谢 谢！谢！