获奖成果

  2017年度,清华大学共获得国家科学技术奖18项,其中作为第一完成单位或第一完成人所在单位获得的国家科学技术奖11项。部分项目介绍如下:

  1. “600MW超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范”项目能动系吕俊复教授等完成的“600MW超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范”项目获2017年度国家科技进步奖一等奖。

  超临界环流化床(CFB)具有高效低污染双重优势,我国有重大需求。在没有先例下,吕俊复教授研究团队系统突破了CFB从300MW亚临界自然循环跨越到600MW超临界强制流动带来的巨大的理论及工程挑战,揭示了超临界CFB的原理,构建了超临界CFB锅炉设计理论和关键技术体系,研制了世界上容量最大、参数最高的600MW超临界CFB锅炉,建成了世界首台600MW超临界CFB锅炉示范工程,性能指标全面优于国外。项目成果提高了我国CFB的国际竞争力,产品出口,全球市场占有率超过95%。

  世界首台600MW超临界CFB正在通过168h运行(四川白马电厂)

  2. “卤代持久性有机污染物环境污染特征与物化控制原理”项目

  环境学院余刚教授等完成的“卤代持久性有机污染物环境污染特征与物化控制原理”项目获得2017年度国家自然科学奖二等奖。

  针对国际公约管控的卤代持久性有机污染物(POPs),余刚教授团队系统研究了污染水平和形态、脱卤和降解原理、以及吸附特性和机理。该成果揭示了传统和新增列POPs的污染水平和赋存状态,首次阐明全氟烷基醚磺酸具有POPs特性;建立了基于新型电极的电化学降解方法,阐明了对卤代POP的高效脱卤降解机理;提出氟代POPs基于静电吸引和形成胶束的吸附新机理,研制出高吸附量和高选择性的吸附材料。发展了POPs污染化学与控制理论,为我国履行POPs公约提供了重要的理论和技术支持。

   在我国镀铬废水中发现了一种被长期忽视的新的持久性有机污染物F-53B

  3. 范德华层状介质的滑移行为和力学模型”项目

  航院郑泉水教授等完成的“范德华层状介质的滑移行为和力学模型”项目获得2017年度国家自然科学奖二等奖。

  该项目成果创建了范德华层状介质的连续介质力学模型;突破了纳米尺度“零”摩擦(简称超滑)的技术瓶颈,实现了微米尺度以上的超滑技术。这些发现促进了固体力学和相关交叉学科的发展,为极低摩擦磨损器件、高性能多功能微纳米材料提供指导。该成果的8篇代表论文被SCI他引592次,得到了石墨烯发现者诺贝尔奖得主A. K. Geim和K. S. Novoselov等国际著名学者,Nature和Science等著名期刊论文的引用和积极评价。

  郑泉水教授指导学生进行超润滑实验

  4. “植物油菜素内酯等受体激酶的结构及功能研究”项目

  生命学院柴继杰教授等完成的“植物油菜素内酯等受体激酶的结构及功能研究”项目获得2017年度国家自然科学奖二等奖。

  受体激酶在植物与环境以及植物发育过程中不同细胞之间的交流协调中发挥着重要作用。模式生物拟南芥含有多于600个受体激酶,而水稻中则高达1000多个。柴继杰教授团队通过对一系列植物重要受体激酶(油菜素内酯受体BRI1,植物模式识别受体激酶FLS2与CERK1以及受体激酶PTO等)的复合物结构与功能的研究,揭示了植物受体激酶在植物生长及与病原菌相互作用中的复杂关系,为众多的植物受体激酶研究提供模式。在包括Nature, Science等杂志上发表多篇文章,产生了广泛的国际学术影响。

  异源二聚化是植物受体激酶活化的基本模式

  5. 堆石混凝土坝”项目

  水利系金峰教授等完成的“堆石混凝土坝”项目获得2017年度国家技术发明奖二等奖。

  堆石混凝土坝是清华大学金峰、安雪晖研究团队开创混凝土自流充填堆石空隙新技术路线,发明成套工艺和配套新构造,并在工程中快速推广应用的新坝型,是唯一由中国人发明,并得到国际大坝委员会认可的新坝型。堆石混凝土坝已获20余项发明专利授权,完建、在建堆石混凝土坝70余座,最大坝高90m;多部相关行业标准和国际技术文件已颁布或即将颁布;该技术在质量成本、工艺效率和节能环保等方面优势显著,还可用于堤防、基础等工程。

  云南松林水库90m堆石混凝土重力坝工程现场

  6. “电力线路行波保护关键技术及装置”项目

  电机系董新洲教授等完成的“电力线路行波保护关键技术及装置”项目获得2017年度国家技术发明奖二等奖。

  该项目发明了高可靠性行波保护技术;发明了基于行波的输电线路纵联保护技术;发明了配电线路单相接地故障行波保护技术。所发明技术解决了超特高压线路和配电线路继电保护难题,已被国内外继电保护厂商产业化并广泛应用于电力、军工、航天、石化等多行业领域,并应用于欧美等国家和地区,有力保障了电网安全,获国内外同行和用户高度评价,经济社会效益显著。

  现场运行的行波保护

  7. “大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用”项目

  电机系闵勇教授等完成的“大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用”项目获得2017年度国家技术发明奖二等奖。

  阻尼不足导致的振荡问题是目前电网安全的最大威胁之一。该项目采用即测、即辨、即控的技术思路,完全基于量测进行阻尼特性的在线分析与控制。通过三个主要发明点,正常运行时实现了对危险振荡模式的不间断监测和预警,发生振荡时实现了快速准确的振荡起因判定,并实现了全过程阻尼控制,包括预防控制防止起振、校正控制平息振荡、紧急控制避免事故扩大。该项目为电力系统振荡问题提供了完整的解决方案,成果应用于国内外多个电网,产生了显著的社会和经济效益。

  云广直流广域阻尼控制装置现场图

  8. “高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”项目

  深圳研究生院康飞宇教授等完成的“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”项目获得2017年度国家技术发明奖二等奖。

  基于我国丰富的天然石墨资源,康飞宇教授研究团队发明了二元共插层鳞片石墨改性和微膨化技术,开发出可快速充放电、工作温度范围宽和循环寿命长的锂离子电池负极材料;发明了低成本高品质石墨烯导电剂的宏量制备及应用技术。共获授权发明专利35项,近三年累计实现销售收入19.6亿元,利润3.27亿元。项目成果大幅提升了我国天然石墨资源的深加工技术和利用水平,提高了我国锂离子电池行业的国际竞争力。

  项目产业化产品

  9. 泥沙、核素、温排水耦合输移关键技术及在沿海核电工程中应用”项目

  水利系方红卫教授等完成的“泥沙、核素、温排水耦合输移关键技术及在沿海核电工程中应用”项目获得2017年度国家科技进步奖二等奖。

  近年来我国核电发展迅速,核电滨海式布局已经形成。但滨海地区泥沙构成复杂,运动强度大,泥沙与核素的耦合关系复杂难解。方红卫教授研究团队在国家自然科学基金和核电企业的资助下,建立了泥沙输移和床面变形过程中核素迁移转化的物理-化学过程模式,并提出基于我国不同海域特点的核电工程取排水优化布置方式,保证了核电工程的取排水安全和环境安全,并大量降低了工程投资运行成本,推动了核电行业的科技进步。

  泥沙颗粒表面复杂形貌图

  10. “膜集成城镇污水深度净化技术与工程应用”项目

  环境学院黄霞教授等完成的“膜集成城镇污水深度净化技术与工程应用”项目获得2017年度国家科技进步奖二等奖。

  黄霞教授研究团队立足膜集成城镇污水深度净化技术产业化,自主研发了高性能膜材料与膜组器,打破了技术垄断;创新了低碳源深度脱氮除磷、高品质再生水制备工艺,显著提升出水水质;实现了膜池-生化池联动优化曝气,节能降耗达世界先进水平。该项目工程应用累计规模796.48万m3/d,新增销售额39.5亿元,年产再生水22.98亿m3,10万t/d以上大型MBR工程数量与累计规模均全球第一,社会经济效益显著。

  超大型超滤膜组器

  截至2017年度,清华大学累计获国家科学技术奖励547项。其中:国家最高科技奖获奖者1人,国家自然科学奖71项,国家技术发明奖150项,国家科学技术进步奖325项。