在日前举行的第三届全国博士后创新创业大赛北京赛区预选赛上,327个优秀项目参与角逐。记者在现场看到,堪称“最强大脑”的博士后们展示的每一个项目都是硬科技,有可能带动一项技术的突破,甚至引领一个产业的发展。其中,很多项目更是瞄准了“科技服务于民”的目标,让硬科技走进日常生活。
陈宏尧博士团队
LED灯兼做地下空间Wi-Fi
陈宏尧博士团队研制的LED灯光互联终端。
LED灯除了照明,还能用来当Wi-Fi联网。陈宏尧博士团队的“驱光科技——用灯光驱动特种领域新质未来”项目,让很多人第一次知道灯光还有这种神奇的作用。
陈宏尧博士团队来自北京科技大学计算机与通信工程学院,他们从2018年就开始研发把实验室里的光通信技术变成民用的产品。
陈宏尧博士介绍:“用通俗易懂的话来解释,就是把我们常见的LED灯改造成一个‘信号基站’,类似家用Wi-Fi那样进行无线信息传递。LED属于固态照明,优异的属性使其可被驱动,以完成高速信息加载。这样,灯光就变成了‘数据快递员’,通过肉眼无法感知的快速频闪进行数据交互。在闪烁频率60Hz以下,人眼都能觉察到光源的闪烁,而我们改造的驱动装置可使LED以超高频率闪烁,在兼顾照明的同时使灯具也能像Wi-Fi一样传输视频、游戏画面,甚至是实时数据。”
尽管无线网络已广泛覆盖,但在地下空间等一些特殊领域还存在信号盲区。地下空间丰富的照明资源灯恰好能成为信号盲区的“填补剂”,完成盲区信号并网,用以解决如地下车库上网不畅、矿下信息交互不便的问题。在某些对电子信号比较敏感的空间甚至是厂房,灯光通信同样可以大显身手。
由于高速无线信息全覆盖成本高、人员位置30厘米以下精准定位差以及信息化应急响应装备更新慢等问题,地下空间特别是矿藏开采区域存在数字智能化痛点。管理人员没法实时监控井下设备的正常工作状态、人员健康状态以及突发状况造成的安全风险。陈宏尧博士团队利用灯光驱动将现有照明设备变身“通信兵”,把机器的运作数据、传感器监控数据以及人员定位信息,低成本并网上传到地面指挥中心,有效助力了矿业相关场景数字智能化建设。
“不用铺新线路,不用改变格局,简单改造灯光,就能畅享高速互联。”陈宏尧博士解释,这正是灯光通信的一大优势。对于矿山、地下管廊等场景,既优化了5G互联的成本,又避开无线电波受电子干扰的麻烦。现在,不少矿井、地铁隧道甚至电磁敏感场景都开始使用“灯光驱动网络互联”的技术,让智能化设备在信号盲区也能正常工作。
张镇西博士团队
退役锂电池“重装”还能用
江苏盐城退役锂电池处理工程热解处理能力达到每小时2.5吨以上。
如今,越来越多的家庭选用新能源车,锂电池凭借具有高能量密度、长寿命、轻量化等优势,成为新能源车广泛使用的电池类型。根据工信部相关要求,自2016年起,乘用车企业需为动力电池提供至少8年或12万公里的质保。随着首批新能源车电池逐步到达“8年质保期”,加上新能源车换新补贴政策落地,大量锂电池将集中“退役”。
大批废旧锂电池将如何处理?今年刚从华北电力大学博士后出站的90后张镇西有个好办法。
“退役锂电池蕴含高价值金属资源,如钴、镍、锂等,其含量远高于矿石,但电池结构复杂,回收难度较大,如果处置不当,还会对环境甚至人体造成较大的损害。”张镇西说。为此,自2017年起,他便投身“退役”锂电池资源化回收技术的研究,和团队成员最终研制出一种新型“退役”锂电池处置技术及装置——旋转步进热解装置。
相较于传统火法、湿法的锂电池处置工艺,这个装置没有废液排放、能耗更低、运行更稳定,连续稳定运行可以超过300天,黑粉回收率超过99%,污染物排放水平远低于国家环保标准中限定的数值。“所谓黑粉,指的是废旧电池碎片,可通过提炼转化为电池生产原料。”张镇西解释。
目前,废旧动力电池回收利用主要包括梯次利用、再生利用两种类型。当电池容量衰减至额定容量的80%以下时,就不再适用做新能源车的动力“心脏”,只能梯次利用,就是将锂电池拆解重组后,做成储能设备、低速电动车、景区观光车等电源继续发挥余热。如果电池容量衰减到40%以下,就需要提取电池中的钴、镍、锂等金属原材料,应用于电池再造,实现资源的回收再利用。
依托张镇西的技术,在浙江湖州,国内首个“退役”锂电池“带电破碎—定向热解—产物分选”回收示范工程投入运行,处理能力在每小时1吨以上;在江苏盐城,二期项目的处理能力达到每小时2.5吨以上,当前已有超3.6万吨锂电池在此“浴火重生”——这是国内领先、成熟且可商业化的退役锂电池热解处置系统,已完成了实验室阶段和中试阶段验证,设备运行良好。
然而,在攻关路上,难题可谓一个接着一个。为突破瓶颈,张镇西团队设计出带电破拆系统,让操作变得更安全;开发分区控温、绝氧、定向调控技术,提高热解效率。锂电池热解后产生腐蚀性尾气,张镇西开发了耐腐蚀复合材料并优化尾气净化方案。
“锂电池‘退役’不是终点,而是新起点。”2024年初,张镇西在海淀创办北京西彦科技有限公司,将这项技术真正投入市场应用。目前,公司已与中车集团等头部企业合作,为“电池再生”提供安全高效的解决方案。
龚海英博士团队
何首乌“去毒”解“头顶大事”
早上起来一梳头,梳子上缠满头发;人群中不小心挤掉了假发,露出了头顶的“地中海”……如今,越来越多的人被脱发问题困扰。但是,市面上的生发方法不是效果差,就是有副作用,让不少人对着不断提高的发际线犯愁。
首都医科大学中医药学院龚海英博士负责的创业项目“炆法淬新·脂胶焕生——何首乌‘补肾生发’的芯纪元”,承袭古法并进行科技创新,不仅发挥何首乌生发的疗效,还解决了它伤肝的风险。
“何首乌能补肾生发,在中医药典籍里有很多记载。但这些年,总有人说吃何首乌伤肝,这让很多人对何首乌望而却步。”龚海英博士说,她跟着首都医科大学中医药学院王伽伯教授研究了多年何首乌。他们发现,何首乌的肝毒性问题源自两种易感成分:顺式二苯乙烯苷和大黄素。更关键的是,这样的毒性成分不是对所有人都发作,只有体内带有特定敏感基因和免疫因子的人用了才可能伤肝,这是一种特异质肝毒性。
区分毒性成分后,龚海英团队又琢磨着怎么消除何首乌的肝毒性。他们联合了中华老字号企业建昌帮,采用建昌帮特色炆法炮制工艺,这也是江西省中药炮制的代表性特色产品之一。经7天古法、12道工序炮制成的炆何首乌,二苯乙烯苷和大黄素大为降低,从物质层面解决了何首乌伤肝的问题。
除了解决毒性问题,团队还搞懂了何首乌是如何促进生发的。龚海英打了个比方:“就像打台球,白球先动,再撞上目标球进洞。人体服用何首乌后,主要通过肾上腺代谢出一种小分子,再让该小分子去‘唤醒’毛囊,从而促进头发生长。”
这个发现让生发效率提高了不少。可是,团队觉得还不够方便和高效——毕竟谁也不想天天吃药、抹药膏。他们把这种天然代谢物溶入温度响应水凝胶:碰到头皮的温度,凝胶就慢慢化开,不会像一些生发水那样流得满脸都是,黏糊糊的不舒服,从而攻克了吸收率低、作用不精准的难题。
更妙的是,团队将凝胶和红光技术结合,开发出一款“生发梳”。平时梳头时,梳子不仅能精准缓释有效成分,辅助的红光还能促进毛囊血液循环、加速毛囊细胞新陈代谢,让毛囊活跃起来。再配上炆何首乌洗发水,以一套“洗+梳”的日常护理,形成全新高效的解决脱发方案。
现在,这个项目已经闯进博士后创新创业大赛的决赛。团队计划未来对生发梳升级:安置微型芯片,梳头发时就能悄悄检查毛囊状态,将毛发密度、头皮油脂分泌情况、毛囊萎缩比例等结果直接传输到计算机系统,使后台的医生不用看到病人,根据这些数据就能提供定制化建议。本报记者 代丽丽 胡子傲
▲数据
全市设博士后工作站749家
■记者了解到,截至目前,全市共设立博士后工作站749家,覆盖除军事学外全部12个学科门类及所有“高精尖”产业领域;
■12个中关村科技园区设分站515个,重点支持高新技术企业,为前沿科技创新既“造血”又“输血”;
■在站博士后突破2200人,累计进站8000余人、出站5000余人。
龚海英博士团队研制的何首乌补肾生发产品。