2011年你不可不知的十大技术概念

2011-02-22 20:47:25来源: 科技日报 

  全同态加密、无线空白电视信号频段、飞轮储能、光遗传学……以前的人们尚有权利不了解这些拗口的词汇,但从今起,你再不能说从未听闻过它们了。美国《大众机械》杂志在线版近日将十组科技名词连同其发展近况一一列出,并指出:这就是2011年人们必须知道的科技概念。

1.名词:飞轮储能

  飞轮储能技术:Beacon Power公司的“20兆瓦计划”

  概念:指利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化成机械能储存起来,在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。

  如果要重组我们的电网以便吸收更多的可再生能源,其前提是必须找到更好的储存能量方式。而一种已被谈论了数十年的解决方案如今正开始博取眼球——它就是飞轮储能。

  儿时玩过回力玩具车的人们可能会更好理解这种技术的基础原理——飞轮储能器中没有任何化学活性物质,也没有任何化学反应发生,旋转时的飞轮是纯 粹的机械运动。当然一套飞轮系统要比回力车复杂得多了,它主要包括三个部分:储存能量用的转子系统、支撑转子的轴承系统以及转换能量和功率的发电机系统。 与其他形式的储能技术相比,飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。

  说起来,飞轮储能技术的起点可不算成功,且“一误经年”。但就在2011年,首个大型“飞轮计划”即将展开——Beacon Power公司的“20兆瓦计划”将于纽约装置200个飞轮,每一个飞轮的磁悬浮球(转子)转速达到每分钟1.6万转。

  值得一提的是,飞轮储能在技术领域大受关注,还有一部分得益于动能回收系统在世界一级方程式汽车大赛(F1)上的运用。现在的F1赛事中,又再 允许各个车队采用动能回收系统。这一部分的工作原理,是通过技术手段将车身制动能量存储起来,并在赛车加速过程中将其作为辅助动力释放利用。这种系统中, 刹车时的动能回收后可以选择储存在飞轮或电池。

  而从技术上讲,相对于锂电池的长期能量储存,飞轮则更适合吸收汽车大力制动下释放的巨大能量流。作为世界最顶尖技术集成的体育项目,为赛车打造飞轮动能回收系统的FB公司,早在2008年公布的技术参数中飞轮转速就能达到每分钟64500转。

  很多人认为F1引入动能回收系统是为增加超车机会、提高比赛兴奋度,那就大错特错了。F1在领悟全世界汽车工业产业发展与保护环境这对矛盾时, 毫不逊色于任何行业。国际汽联主席马克思·莫斯利在2006年就曾说过:“世界的趋势正在发生改变……如果现在我们不改革,必将错过这一趋势,F1将变得 落后,并最终死亡。”其实,该原则也同样适用于其他所有行业。

2.名词:无线空白电视信号频段

  

  空白电视信号频段

  概念:空白电视信号频段(white space),是指各电视频道之间的无线传输节目的频段。这些无线频谱的设计初衷,是为了防止无线传播的电视信号之间的干扰。

  如果我们能看到电磁谱在空间中的状态,必然会为它们的拥挤不堪而大惊失色。

  早在2008年,在美国无线频谱拍卖结果公布不到一周之后,互联网搜索引擎巨头谷歌公司就向FCC(美国联邦通信委员会)提出一项建议,建议其 将闲置的电视频段开放用于无线宽带接入。谷歌希望政府能够开放闲置的电视频段,用于无线网络的接入服务,以扩大无线网络的覆盖范围。

  据称,谷歌并不是为了发展某一任何特定业务而要求推动空白波段的使用。当时他们认为利用空白波段有多种商业模式可以应用,例如构建小型对等网 络,或者建立选择性全国范围的无线载波。谷歌早已看到,很大范围的频谱范围没有被利用,或者利用并不充分。而与其他的自然资源不同,这种频谱不会消耗,如 果不充分加以利用将会是一种巨大的浪费。

  而更妙的是,空白电视信号频段利用的是短波,相对于我们熟悉的无线网络(WIFI)来讲,它在面对长距离以及墙体、树木等障碍物的阻隔时,表现 的会更出色。现在,有先见之明的谷歌,已在美国俄亥俄州的一家医院与Spectrum Bridge公司共同协作一个试点项目,建成了一种类似“智能网格”的系统。

  据悉,在微软公司的企业园区,也已经有了一个运用该技术而成的无线网络覆盖区。

3.名词:水力压裂法

  水力压裂法示意图

  概念:又称水压致裂法,是一种绝对地应力测量方法。

  或许所有的美国人都在受益于“水力压裂法”,尽管半数以上的人可能没有听说过这个名词。

  在今时今日,美国各级政府、企业对页岩油产业的发展寄予了厚望。美国页岩油资源极其丰富,在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州,被锁在页岩之中的油存量达上万亿桶以上,而正是凭借“水力压裂法”,以前根本不可能企及的大量页岩油正在被开采。

  这种技术方法,在测量时首先取一段基岩裸露的钻孔,用封隔器将上下两端密封起来;然后注入液体,加压直到孔壁破裂,随之记录压力随时间的变化,并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位,利用相应的公式算出原地应力的大小和方向。

  该方法于20世纪50年代就被科学家在理论上进行论证,60年代加以完善,在分析了压裂液渗入的影响后,开始作出大量野外和室内实验工作。由于 水力压裂法操作简便,且无须水力压裂法知道岩石的弹性参量,而得到广泛应用。由于页岩油在美国的战略资源地位和自身需求,美国已进行很多水力压裂法地应力 测量,德国、日本和中国现在也已相继开展此项工作。资料显示,目前利用此法已能在5000米深处进行测量。

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关键字:2011年  十大技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/0222/article_1872.html
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