立方星、石墨烯路灯——中国大学带来研发新品

中日科技交流 2018年09月03日

2018年8月30日、31日两天由JST举办的“中日大学展暨论坛in创新日本2018” 在东京Big Sight国际会展中心隆重召开。以清华大学、北京大学、浙江大学等为代表的28所国内知名高校及科研机构应邀参展。

中国大学带来研发新品

中日大学展暨论坛开幕剪彩仪式(照片/客观日本)

在中方大学的诸多参展作品中,来自浙江大学山东工业技术研究院的石墨烯材料路灯受到了广泛的关注。据参展代表董珂老师介绍,普通的LED路灯在使用两年后会变暗,而石墨烯材料由于有效地解决了LED的散热问题,本次出展的产品比传统路灯的使用寿命延长了3年。除使用寿命延长的优势之外,石墨烯路灯还比传统LED路灯节能50%,体积也缩小了3/4,大大节约了成本。

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浙江大学老师向参展者介绍石墨烯路灯

石墨烯路灯能够具有这些优势的根本原因还要从石墨烯这种材料的特性开始说起。与绝大多数物质的三维结构不同,石墨烯是从石墨中剥离出来的单层二维材料,具有高导电性,高导热性以及良好的力学性能。石墨烯路灯材料使用的就是石墨烯的高导热这一特性。传统的LED路灯由于芯片的热量不能良好地散出导致芯片温度过高,使芯片衰减加剧。为了解决芯片的散热问题,该产品采用三层石墨烯复合材料,分别应用于与芯片直接接触的硅脂,基板以及路灯的外侧涂层。这一改进大大提升了路灯散热性能,降低芯片温度,从而有效延长了路灯的使用寿命。另外,灯管式替换也最大限度地保留并利用了现有设施,节约了成本,降低了维护难度,成功实现了路灯的无缝改造。

该产品已实现产品上市盈利,并与日本大仓公司合作,已在冲绳地区开展路灯改造工程,下一步计划在日本全国推广。来自共同通信社的辻村委员,东京工业大学国际事业部的宫浦女士,大和总研的张副部长等参展者仔细询问了石墨烯路灯与传统led路灯相比具有的优势,目前的开发生产状况以及浙江大学产学研结合的经验。众多参展者对产品的产学转化能力以及在日本冲绳的推广实施令人印象深刻。

素有“三航之光”美誉的西北工业大学本次带来的立方星技术也是令人大开眼界。据西北工业大学庞维健博士介绍,立方星是国际上广泛用于大学开展航天科学研究与教育的一种小卫星,看起来像一个立方块,因而被称为立方星。立方星与传统人造卫星相比,具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点,通过组网形成星座,可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测。

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西北工业大学展示海报

立方星的单位为U,1U的体积为10cmX10cmX10cm。立方星看上去像只魔方,里面却是五脏俱全——不到10厘米的计算机主板可以管理卫星姿态、热控和应用载荷等所有星载系统。集成电路只有几十克重、动量轮仅拇指大小、用来星地间通讯的天线只有1元硬币大、联通各设备的导线不足1毫米粗。

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西北工业大学立方星模型

2016 年以来,西北工业大学翱翔系列微小卫星团队已经完成了 3 颗立方星 的研制任务且均已成功发射。其中,自主研制的世界上首颗12U立方星“翱翔之星”已于2016年6月25日搭载“长征七号”运载火箭在海南文昌卫星发射中心发射成功,“翱翔之星”是国际上首颗12U立方星,引起了世界范围的公认和广泛关注,并且正在制定国际标准。这也是中国首颗完全不依赖国家测控网而自主测控的卫星。

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中国中央电视台报道“翱翔之星”(照片/来自西北工业大学官网)

西北工业大学在立方星技术方面已经形成了模块化、标准化、系列化的研制模式,具备热真空、振动、冲击谱、常值过载、高低温等环境试验条件和流程。具有针对不同的用户载荷需求与任务要求的适应性,所研制的立方星整星和部组 件产品具有较高的可靠性,已初步拥有了产业化的条件和能力。来自科学技术振兴机构中国综合研究交流中心上席研究员冲村先生和副主任米山女士及中国技术交易所的来访者对中国微小卫星技术兴趣浓厚,询问了中国大学卫星研制现状,卫星发射基地以及移动发射车设计开发等诸多问题。另外,来自日本未来研究所研究员伊藤和歌子也非常关心航空航天所搭载的柔性传感器的原理以及一些技术问题,并表达了参加访问中国微小卫星会议的强烈意愿。

除浙江大学和西北工业的大学的展品之外,像中国科技大学的讯飞英语测试装置、北京理工大学的可携带式安检设备等也受到了中日媒体和与会者的极大关注以及一致好评。

文 郭心宇
编辑修改 客观日本编辑部

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