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  • 顶刊封面: 5月材料领域优秀成果十大精选
  • 深圳先进院在放疗增敏纳米药物研发领域取得新进展
  • 俄罗斯研发出热电转换用途新材料
  • AI持续升温 英特尔/英伟达/谷歌谁会是最终赢家?
  • 长跨度碳纤维建筑材料的新型生产工艺即将诞生
  • IBM-Science:造出世界上最小的碳纳米管晶体管
  • 王中林院士Nature Communications:超高摩擦电荷密度刷新摩擦纳米发电机性能记录 – 材料牛
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2019年7月16日,嘉宝莉化工集团股份有限公司与安徽明光经济开发区管理委员会成功签约,嘉宝莉投资新建年产50万吨新型建材(含涂料)生产及配套项目正式落户安徽明光市化工集中区。该项目总投资12.6亿元,建设年产“50万吨厚浆涂料、乳胶漆、多彩漆、干粉涂料等”,项目总用地约400亩,其中一期计划用地约220亩。 此次签约仪式在明光市召开,嘉宝莉化工集团股份有限公司创始人仇启明,集团总经理谢芳,供应链总监秦昌骏,明光市委书记王珏,明光市委副书记、市政府市长徐军等双方项目有关负责人出席了此次签约仪式。 嘉宝莉集团创始人仇启明携嘉宝莉管理团队参与出席签约仪式,在讲话中对明光的营商发展环境予以高度评价,对明光市委、市政府热情帮扶表示感谢,对在明光投资和参与此次项目的领导班子充满了信心,表示将发挥企业集团的领先优势,为明光工业经济发展画上浓墨重彩的一笔,致力打造明光精细化工集中区领军品牌企业。 嘉宝莉作为全球涂料40强企业之一,凭借逾二十年涂料行业的专业经验,以持续提供环保健康、性能卓越的涂料产品获得了众多消费者的认可与青睐。如今嘉宝莉集团拥有7家一级子公司,7大生产基地,员工3200余人。零售终端已铺设至全国3000多个县镇市场,开设了超过16000家门店,拥有2500多名经销商,年销售额超32亿元,品牌价值224.76亿元,在中国本土涂料中处于强势地位。 随着嘉宝莉集团业务的高速增长,加速了嘉宝莉向全国布局生产基地的步伐。嘉宝莉投资新建年产50万吨新型建材(含涂料)生产及配套项目是集团的重大项目,将强化嘉宝莉在华东市场的战略布局。预计明光生产基地的投产,将极大提升嘉宝莉的整体产能,完善全国的产能布局,促进产能分布的持续优化,同时也意味着嘉宝莉开始快速抢占新型建材领域的市场,不断满足消费者多元化的产品需求和全国性的供货要求。 一直以来,嘉宝莉顺应时代的发展方向,在涂料生产过程中采用环保材料、关注新材料研发,落实以科技的、健康的涂料为消费者带来绿色环保的家居生活。在新材料领域,嘉宝莉投入大量的人力物力在产品的研发和生产上。而在2018年,真石漆、质感漆等系列产品更是通过了国家工信部“绿色设计产品”认定,原生产工厂被评为国家级绿色工厂。 如今,在国家绿色发展政策不断深化的背景下,以及在消费者高度追求绿色环保的生活方式的形势下,嘉宝莉立足于新材料的投资与生产,顺应环境与市场趋势,在明光建立生产基地,该基地项目拟生产的相关产品为嘉宝莉性能卓越的高端涂料,符合国家重点支持的高新技术领域,产品满足国家绿色产品的相关标准要求。嘉宝莉作为涂料行业唯一的“国家级”智能制造试点示范项目,在明光生产基地建设和投产将进一步推动涂料行业的绿色制造,柔性制造和智能化制造。 据了解,安徽明光地处南京1小时都市圈、上海3小时经济圈,区位优越,交通便捷,是长三角辐射华中、华北的重要枢纽。除了地理位置和交通运输等优势,明光境内资源十分丰富:以凹凸棒粘土、玄武岩、石英岩、钾长石、绢云母为主的非金属矿产储量大,品位高。而更为重要的是,明光现已形成了精细化工、新型材料集群。嘉宝莉选择在此建立生产基地,充分利用地理、资源以及齐全的涂料产业链配套优势,这将更有利于嘉宝莉新型建材产品的良好发展。 2019年,嘉宝莉将继续投入正在高速增长的新材料市场,努力为消费者提供优质的环保产品,为推进地区经济的发展贡献自己一份力量。未来,嘉宝莉值得你期待!

2019-07-18  (点击量:5)

“10月1日,我们拟正式推出资讯库。有了中国科学技术发展战略研究院等‘智脑’的加盟,我们的媒体智库既收纳了来自新闻媒体渠道产生的资讯,又能引入‘智脑’的成果而让资讯更有深度和思想,成为一个更具营养和价值的‘智库’。”18日,在长沙举行的第十四届中国科技论坛上,科技日报社副社长房汉廷说。 2015年,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于加强中国特色新型智库建设的意见》,提出加强专业化高端智库建设的整体规划和科学布局,支持中央重点新闻媒体等有条件的单位先行开展高端智库建设试点。基于此,科技日报社与中国科学技术发展战略研究院“试水”,签署战略合作协议,尝试“第一次亲密合作”,探索既为政府又为社会服务的“接地气”的科技智库。包括: 打造具全局性、战略性的国家顶级品牌论坛,以新时代中国科技智库发展为使命担当,建设引领全球科技创新发展的重要舆论场和创新对话平台; 利用科技日报社全媒体一体化平台,传播战略院《战略研究参考》《调研报告》等优秀研究成果,全力打造报、网、微、端结合的现代媒体智库传播平台,形成具资政启民功能的高端科技智库; 立足中国科技创新实践,将媒体的时度效与研究机构的决策敏感性、科学的调研方法与深度分析能力有效结合,为决策者提供咨询建议,推动政策的出台与执行,做好科技决策咨询的“最强大脑”。

2019-07-19  (点击量:11)

新材料产业是国民经济的先导性产业,也是制造强国及国防工业发展的关键保障。在全球新一轮科技和产业革命背景下,世界主要国家都在抢占这一战略制高点。迄今为止,我国化工新材料产业的发展取得了哪些成绩?还存在哪些问题?“十四五”化工新材料产业发展的战略和任务何在?本文对此进行探讨。 -1- 深刻认识石化行业高质量发展的紧迫性和重要性 经过多年的持续快速发展,我国石化行业成功实现了从石化弱国到石化大国的历史性转变,2018年,全国石油和化学工业规模以上企业主营业务收入达到12.4万亿元,利润总额8393.8亿元,分别占全国规模以上工业主营收入和利润总额的12.1%和12.7%。甲醇、化肥、农药、烧碱、纯碱、电石、合成树脂、合成橡胶等产品产量稳居世界第一位,原油加工量、乙烯居世界第二位。成绩非常瞩目,但是与高质量发展的要求相比,还有很大差距。 从产业结构来看,国内石化产业主要以基础和大宗原料生产为主,处于产业链中低端,2018年全行业主营业务收入12.4万亿元,其中高端制造业和战略性新兴产业所占比例不足10%。 从产业发展效率来看,2018年全行业销售收入利润率仅6.8%,百元销售成本高达81.3%,行业人均利润不到10万元。合成氨、甲醇、乙烯等重点产品平均能耗水平与国际先进相比,普遍存在10%~20%差距。 从创新能力来看,目前我国石化产业规模、技术水平、产品质量等方面与发达国家仍存较大差距,不少高端化工新材料仍未实现规模化生产,部分产品虽已国产化,但技术不成熟,成品率低,质量与进口差距较大。无材可用、有材不好用、好材不敢用现象仍十分突出。 从企业竞争力来看,企业整体竞争能力不强,国际化经营水平低,抗风险能力弱。特别是在当前以技术为核心的安全、绿色等贸易壁垒下,国内企业处于竞争劣势。国际知名咨询机构科睿唯安最近评出的2018—2019年度全球创新百强企业,其中有15家化工企业,全部是日本、美国、德国、法国等发达国家的企业,我国没有一家企业入选。 从现代经济体系建设来看,行业管理、法律法规标准、教育培训、基础设施等严重不适应石化产业快速发展的需要。突出表现就是安全环保事故多发,给行业发展造成恶劣影响。 当前,石化行业发展面临的国内国际形势正在发生重大变化,单边主义和贸易保护主义蔓延,高新技术产业成为霸权国家制约我国经济发展的重要筹码,为我国石化行业发展增加了一系列不确定性。美国的战略围堵为我们敲响了警钟,也给我们的产业升级带来巨大挑战,发达国家早已完成产业转型,以发展高技术含量、高附加值的化工新材料、高端专用化学品等高端产品为主,并通过技术壁垒对我国产业发展空间进行挤压。从国内来看,产业与消费结构的升级及生态环境保护要求的提高也对石化产业提出了更高的要求,要求我们必须加快转型升级,加快向高端化、绿色化、智能化方向发展。 -2- 正确认识我国化工新材料产业发展的成绩和问题 我国高度重视新材料产业的发展,国务院成立了国家新材料产业发展领导小组,相关部门连续发布了《工业强基工程实施指南(2016-2020)》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《新材料产业发展指南》、《十三五”材料领域科技创新专项规划》、《重点新材料首批次应用示范指导目录》、《新材料标准领航行动计划》等一系列产业政策,聚集多种要素资源,大力推动我国新材料产业快速发展。 中国石化联合会围绕制造强国战略的发展目标和重点任务,大力推动化工新材料创新平台建设,先后成立了超高分子量聚乙烯、热塑性弹性体、特种尼龙工程塑料等产业技术创新联盟,努力构建产学研用相结合的技术创新体系;组织专家学者编制了《中国化工新材料产业发展报告》,分析化工新材料产业发展的新形势、新问题、新矛盾,结合化工新材料及相关领域产业政策实施效果和企业诉求,向行业主管部门提出政策建议;积极宣传推动新材料首批次保险补偿机制、工业强基和技改项目申报,极大地激发了广大企业技术创新的积极性,使我国化工新材料行业在技术创新能力、产业规模、产业结构等方面发生了一系列深刻变化。 一系列关键技术取得重大进展。T800及以上级碳纤维、聚碳酸酯、聚苯硫醚、氢化苯乙烯异戊二烯共聚物(SEPS)、聚丁烯-1、耐高温半芳香尼龙PA10T、ADI全产业链技术等打破国外垄断,先后实现产业化生产。世界首套高强高模聚酰亚胺纤维百吨级装置率先在中国建成。聚氨酯及原料基本实现自给,氟硅树脂、热塑性弹性体、功能膜材料等自给率近70%,高性能树脂、高端超高分子量聚乙烯、水性聚氨酯、脂肪族异氰酸酯、氟硅树脂橡胶等先进化工新材料国内市场占有率大幅提升,部分产品实现出口。化工新材料行业已经成为引领、支撑、推动行业高质量发展的重要动力。 产业规模不断扩大。2018年我国化工新材料产品产量约1700万吨,实现销售收入4800多亿元,产量较“十二五”末提升60%,销售收入增长2.5倍,总体自给率上升至60%左右。2018年,合成材料和专用化学品对行业收入贡献率分别达到30.9%和18.6%;其中,生物基材料制造增加值同比增长2.1倍。化工新材料已成为石化行业发展最快、发展质量最好的重要引领力量。 产业聚集成效显著。在各级政府的高度重视和大力支持下,一大批专业特色突出的化工新材料产业园区加快发展。上海化工园区、宁波石化园区、江苏高科技氟化学工业园、泰兴精细化工园区、中国化工新材料(嘉兴)园区、山东济宁新材料产业园等一批化工园区,以新材料为发展重点,在产业选择、园区招商、资源配置等方面向高端化工新材料倾斜,产业集聚效应逐步凸显,正在成为我国化工新材料发展的战略高地和主要承载区。 领军企业加快成长。经过不断的转型创新发展,一批竞争力较强的龙头企业正焕发出强大的生机活力。万华化学自主研发的第六代MDI生产工艺,使万华化学成为全球技术领先、产能最大、质量最好、能耗最低、最具综合竞争力的MDI制造商,建成了世界上品种最齐全、产业链条最完善的ADI特色产业链,打破了国外公司对ADI系列产品全产业链制造技术长达70年的垄断,使万华成为世界上唯一掌握MDA-H12MDA-H12MDI、国内唯一掌握HDI及衍生物等核心技术的企业,培育出了世界上品种最齐全、技术领先、产业链最完整的ADI特色产业集群。鲁西化工在消化吸收国内外先进技术的基础上,开发了具有自主知识产权的聚碳酸酯技术,建设了年产20万吨聚碳酸酯产业化装置,产品质量也加快向国际先进水平靠拢。浙江新和成十年磨一剑,开发了具有自主知识产权的聚苯硫醚技术,建设了5000吨工业化装置,产品基本达到国际同行水平,目前正在扩建1万吨装置。东岳集团在成功开发出第一代国产氯碱膜基础上,又成功研制出“高电流密度、低槽电压”新一代高性能国产氯碱离子膜并实现了数万平方米的工业应用。中复神鹰集团完成的干喷湿纺碳纤维生产技术,成功建成了国内第一条千吨级规模T700/T800碳纤维生产线。创新型领军企业快速成长,为行业企业创新转型发展积累了丰富的经验,起到了很好的榜样和带动作用。 在看到我国化工新材料行业攻坚克难、努力拼搏,实现快速发展同时,我们也必须看到,我国发展化工新材料产业的发展历史还比较短,发展过程中还存在很多短板和不足,也面临不少困难和挑战。主要是: 不少高端产品仍供给严重不足。茂金属聚丙烯、聚醚醚腈、发动机进气歧管用特种改性尼龙、可溶性聚四氟乙烯、聚酰胺型热塑性弹性体、PVF太阳能背板膜等部分产品仍未实现大规模工业化生产。尤其在电子化学品领域,高纯磷烷特气、CMP抛光垫材料等电子信息领域所需的关键材料完全依赖进口。不少化工新材料产品虽已国产化但产品质量与进口产品差距仍较大,只能满足中低端需求。有些化工新材料的生产装置运行情况不理想,产品不能稳定供应。加快实现关键化工新材料国产化、提升重点化工新材料自给能力仍是我们当前非常急迫的首要任务。 关键配套原料产业化程度有待提高。不少化工新材料的关键配套单体国内尚未工业化生产,严重制约化工新材料的发展。在高性能树脂领域,高碳α-烯烃(八碳及以上)完全依赖进口,严重制约共聚聚乙烯的发展;己二腈完全依靠进口,制约聚酰胺工程塑料的发展;CHDM低成本供应问题制约PCT和PETG等特种聚酯的发展。化工新材料的发展急需各行业配套发展。 核心技术受制于人、市场主体小而分散。与国际领先化工新材料企业相比,我国化工新材料企业规模小,创新能力弱,产品单一,生产技术和设备大多依靠引进。普遍存在技术更新慢、经营分散、产品成本高、科技研发投入不足等问题,企业创新能力不足严重制约了我国化工新材料产业持续健康发展。 创新体制、机制不健全,自主创新体系亟待完善。企业是技术创新的主体,院校、院所是技术创新的基础和支撑,市场引导技术创新的方向,政府创造良好创新环境,法治提供自主创新的保证,五个环节有机融合、协调发展是提升技术创新能力的体制和机制保障。目前来看,化工新材料行业仍存在着鼓励创新的法律政策体系不完善、激励机制不到位、创新机制不灵活、人员配备不合理、创新人才尤其领军人才缺乏、知识产权保护意识淡薄等问题。有的企业对科技创新规律缺乏足够的认识,创新风险意识不强,仍习惯用粗放发展传统产业的办法投资高新技术产业,不仅导致创新效率低,而且也造成不必要的资源浪费。企业、科研单位合作沟通不紧密,往往存在低水平重复研究和“孤岛化”现象,导致合作效率不高、成果转化率低。建立健全法治保证、政策引领、企业主体、科研支撑,政产学研用相互配合、互为支撑的职责清晰、责权利明确、运作高效的自主创新体系将是我们新材料行业高质量发展的关键。 部分产品产能出现结构性过剩。随着国产化技术的不断完善和突破,一些长期短缺的化工新材料产品成为企业和地方争相追逐的热点项目,部分产品开始出现低端产品供应过剩的倾向,急需引起我们的重视。氟硅材料、聚氨酯原料、高性能纤维等领域技术进步相对较快,新建装置能力快速增长,“十三五”期间,产能扩张达到阶段性顶峰。同时,由于产品质量和价格与国外相比存在较大差距,聚甲醛、碳纤维等呈现一边大量进口、一边国内装置开工严重不足的现象。再如聚碳酸酯,多年来依赖外资企业和进口满足需求,直到2015年实现国产化,近几年产品产能快速增长,根据公开发布的拟在建项目统计,预计“十三五”末产能达到160万吨,2022年将超过350万吨,可以预见,如果这些项目全部如期建成,聚碳酸酯也将陷入过剩的局面。我们不能在重复过去的老路,用今天的投资制造明天的过剩。 -3- “十四五”化工新材料产业发展的战略和任务 习近平总书记在视察万华化学时强调,要坚持走自主创新之路,要有这么一股劲,要有这样的坚定信念和追求,不断在关键核心技术研发上取得新突破。我们要认真学习领会习近平总书记的重要指示精神,铭记“核心技术靠买是买不来的”这一事实,坚定信心、保持定力,努力营造有利于创新的政策和市场环境,扎扎实实推进技术创新,做好我们自己的事,以不变应万变,全面用好我国经济发展的重要战略机遇期、围绕化工新材料产业发展,着力抓好以下重点工作: 01|面向国家和行业重大需求,努力攻克一批补短板技术。 结合我国新能源汽车、轨道交通、航空航天、国防军工等重大战略需求,聚焦产业发展瓶颈,集中力量补长“短板”,攻克一批卡脖子技术,推动产业供给侧结构性改革。开发α-烯烃及聚烯烃弹性体(POE)、茂金属聚乙烯(mPE)、耐刺薄膜专用树脂等高端聚烯烃材料生产技术;开发己二腈、聚苯醚、热塑性聚酯(PBT)等通用及特种工程塑料关键中间体和产品;研制纤维用大丝束腈纶长丝等新型(特种)合成纤维;开发子午胎用高极性与高气密性溴化丁基橡胶等新型(特种)合成橡胶;开发5G通信基站用核心覆铜板用树脂材料等高端电子化学品。 02|紧跟国际前沿,抢占一批制高点技术。 密切关注国际科技前沿,加强超前部署,构建先发优势,在更多关键技术上努力实现自主研发、自主创新,努力形成一批具有自主知识产权的国际领先的原创核心技术。我们要加大研发投入和科技成果转化力度,加强理论研究和基础研究,突破一批新型催化、微反应等过程强化技术,开发一批新材料技术,抢占一批科技制高点。大力发展聚砜、聚苯砜、聚醚醚酮、液晶聚合物等高性能工程塑料,电子特气、电子级湿化学品、光刻胶、电子纸等高端电子化学品,加强石墨烯材料和3D打印材料的研发和应用研究。努力为我国石化行业高质量发展打下坚实基础。 03|围绕提高自主创新能力,建设一批高水平创新平台。 要利用国际、国内创新资源,积极培育和组建一批国家级和行业级创新中心。按照行业科技创新规划,将领先科研院所和创新型企业组织起来,建设一批高水平的产学研用创新平台;积极开展同国外跨国公司和科研机构的交流合作,为突破行业发展关键技术和行业转型升级提供新鲜土壤,为产学研优势集聚提供更大空间。进一步加快科研技术产业化速度和成果转化,形成对行业转型升级发展的有力支撑。 04|深化科技体制机制改革,积极营造有利于创新的发展环境。 党的十九大以来,国家连续出台了一系列鼓励创新的法律和政策文件,包括在产学研合作中的知识产权、成果转化效益中的相关分配原则等各个方面,可以说有利于创新的法律政策环境正在不断改善。我们建议有关部门进一步听取企业和科研单位的意见,进一步出台更加细化、更可操作的实施细则。特别是要进一步强化知识产权保护,建立健全技术资料、商业秘密、对外合作等法律法规,增强企业守法意识,切实保障知识产权所有者的合法权益,促进自主创新成果的产权化、商品化、产业化,提升行业知识产权创造、运用、保护和管理的能力,从体制机制上充分释放广大企业和科技工作者创新活力和创新动力。 中国的发展正进入高质量发展的崭新阶段,我们既面临着百年未有之大变局,也面临着世界能源结构调整、世界石化产业结构调整的难得战略机遇期,我们要牢牢把握新一轮世界科技革命和产业变革的新机遇,密切关注全球石化产业竞争格局变化的最新动向,结合我国的实际需求,在新的科技革命中赢得主动、有所作为。我相信,在有关政府部门、新材料企业、科研院所、业内专家的全力支持下,我国化工新材料行业一定能够抓住经济转型的历史机遇,全力开创创新发展的新局面,为推动我国实现由石化大国向强国的跃升,为建设制造强国做出我们更大的贡献!

2019-07-18  (点击量:6)

氢键是一种以氢原子为媒介的化学键,广泛存在于气态、液态和固态物质中。在一些含有氢键的晶体中,随着温度的降低,热涨落被抑制,氢键集体发生动态无序到静态有序的相变,同时伴随着晶体结构和对称性的变化,并可能产生铁电或反铁电有序。通常,氢键无序-有序的相变过程对外加磁场不敏感,因此,人们难以利用磁场来有效地调控氢键。近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室孙阳研究组在磁场调控氢键研究方向取得了重要进展,成功地在一类金属-有机框架材料中实现了磁场对氢键无序-有序相变的调控。 金属-有机框架(Metal-Organic Framework,MOF)是一类无机-有机杂化材料,由金属离子与有机官能团相互链接,共同构筑长程有序的晶态结构。金属-有机框架材料由于在能源、催化、储氢、吸附、环保等多个领域具有重要应用而受到广泛关注。近年来,孙阳研究员领导的M06组开展了金属-有机框架的磁电性质的研究,取得了一系列创新性成果:发现了金属-有机框架中磁化强度共振量子隧穿效应[Phys.Rev.Lett.112,017202(2014)]和共振量子磁电耦合效应[J.Am.Chem.Soc.138,782(2016)],率先报道了金属-有机框架中的磁电耦合效应[Sci.Rep.3,2024(2013);Sci.Rep.4,6062(2014);Phys.Status Solidi RRL 9,62(2015)]等。   在前期工作基础上,博士生马怡妮娜利用M06组自主研制的电容法热膨胀计(capacitance dilatometer)精确测量了几种钙钛矿结构ABX3金属-有机框架在磁场下的热膨胀效应。在这些钙钛矿MOF中,A位的有机团簇与B位甲酸根中的氧原子形成氢键以稳定在框架中。在高温时,热涨落使得氢键处于动态无序的状态;随着温度降低,氢键集体发生无序-有序相变。通过热释电的测量,确定了氢键的有序分别在钙钛矿Fe-MOF和Co-MOF中诱导出反铁电和铁电有序。热膨胀的实验结果表明,氢键的无序-有序过程伴随着晶格发生了显著的变化,导致了在相变处具有巨大的热膨胀系数,比传统的无机氧化物铁电体高一个数量级。当在降温过程中施加一个磁场,氢键无序-有序的相变温度会发生明显的移动。对于低温下铁电有序的Co-MOF,外加磁场驱动氢键无序-有序相变温度向高温移动;与此相反,对于反铁电有序的Fe-MOF,磁场驱动相变温度向低温移动。这些实验结果清晰地表明,磁场可以有效地调控金属-有机框架中的氢键无序-有序相变。其物理机制来源于磁性离子在外加磁场下通过磁弹性耦合产生局域的晶格畸变,该畸变使得氢键的平行取向(铁电有序)具有更低的能量,而反平行排列(反铁电有序)的能量更高。因此,在外加磁场下铁电有序相更加稳定,需要更高的热涨落来破坏氢键的有序。这一发现为磁场调控氢键提供了新的思路。 上述研究成果发表在Physical Review Letters 122,255701(2019)。该工作得到了国家自然科学基金、科技部和北京市等项目的资助。 文章链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.255701

2019-07-11  (点击量:3725)

在当今大数据时代,各行各业对随机数的需求日益增加,例如,通信领域的信息加密、科学研究中的统计模拟、博彩行业的随机分配、安全领域的随机密钥与身份验证,都离不开随机数的运用。在理想情况下,随机数序列应该是一个彼此之间完全独立的,“0”和“1”(二进制)以相同概率随机分布的数字串。而传统的依靠计算机程序伪随机数发生器,理论上能够被破解,因此在信息安全等重要领域不具有实用性。而真随机数发生器基于器件中发生的物理过程产生随机数,只要物理过程的随机性能够得以保证,其产生的数字序列是不可预测和推算的,这就比伪随机数在安全性方面更有保障。因此,如何产生高质量的真随机数,加快其产生速率、提高数值间的非相关性等,就成为随机数研究领域的重要问题。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家实验室M02韩秀峰研究员课题组,一直致力于自旋电子学材料、物理和器件方面的研究。早在2006年,该课题组即制备成功纳米环磁性隧道结(NR-MTJ),并通过施加垂直方向的电流,实现了自旋转移力矩(STT)效应驱动的自由层磁矩翻转和纳米环磁随机存储器、以及纳米环自旋振荡器和纳米环微波探测器等应用基础研究[Appl.Phys.Lett.91(2007)122511;Phys.Rev.B 77(2008)134432;Phys.Rev.B 77(2008)224432;J.Appl.Phys.103(2008)07E933(Invited);Phys.Rev.Appl.9(2018)454013;Phys.Rev.Appl.10(2018)044067]。上述纳米环磁性隧道结及其纳米环系列自旋器件的研究积累,也为进一步研制新型纳米环自旋随机数字发生器奠定了材料与物理基础。 近期,该课题组进一步在纳米环磁性隧道结中观察到自由层磁矩的回跳(Back Hopping)现象,通过对回跳区域的电阻进行分析,验证了其电阻的分布是完全随机的,并从理论上和自旋动力学模拟过程中对该现象进行了解释,认为磁矩的随机回跳,是自旋转移力矩(STT)效应和热扰动效应共同作用的结果。基于上述结果构造了基于纳米环磁性隧道结的真随机数发生器。课题组首先通过电子束直写的方式制备了环宽18 nm,外直径123 nm的纳米环磁性隧道结,并进行了如图1(c)所示的脉冲电流诱导的磁矩翻转测试。在施加电流较大时,磁矩不再稳定在平行态(或反平行态),而是在平行态和反平行态之间来回切换,即出现磁矩的回跳现象。在考虑热扰动影响下自旋动力学模拟的结果如图1(d)所示,同样在电流较大时,回跳现象得以重现。模拟过程中,体系的能量增加由STT效应和热扰动共同产生,而如果只考虑STT效应或热扰动场其中一项,磁矩回跳并不能重现。因此,回跳现象的出现是由STT和热扰动共同导致的。 对回跳区域的电阻分布进行统计,如图1(e)所示,并利用美国NIST公布的随机性检测包STS 2.1.1对连续采样20000次产生的“0”、“1”序列进行随机性检测,所有检测结果均高于特征值,证明由该器件产生的数字序列具有高度可靠的随机性。该项研究展现出如图1(f)所示的基于回跳现象的真随机数发生器的原理型器件,随机数产率能够达到100 MHz量级,并能够胜任50K至室温的工作环境,且与现有的CMOS电路所兼容,具有重要的应用价值。相关工作已在美国《应用物理快讯》杂志上作为当期的Editor’s Picks发表[J.Y.Qin,X.F.Han et al.Thermally activated magnetization back-hopping based true random number generator in nano-ring magnetic tunnel junctions.Appl.Phys.Lett.114(2019)112401.]。相关研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中科院有关项目的支持。 原文链接:https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5077025

2019-07-09  (点击量:267)

未来几十年,新一轮科技革命和产业变革将同人类社会发展形成历史性交汇,工程科技进步和创新将成为推动人类社会发展的重要引擎。 ——《让工程科技造福人类、创造未来——在2014年国际工程科技大会上的主旨演讲》(2014年6月3日),《人民日报》2014年6月4日 学习札记 改革开放以来,我国经济发展取得了巨大成就,但发展不协调、不可持续的问题日益凸显,资源环境形势严峻、人口红利急速消失,经济发展已到了必须换挡变速、提质增效的时期。当前,唯有改革,才能应对发展带来的诸多挑战,唯有创新,才能破解前进过程中遇到的难题,而工程科技的进步与创新在其中发挥着重要作用。党的十八大提出实施创新驱动发展战略,明确了社会发展对科技创新的新要求,也指明了未来中国工程科技发展的新思路。工程科技不仅要支撑现实经济社会发展,还必须为未来发展奠定可靠的基础和能力,成为引领经济持续发展的主要力量。 发挥工程科技在推动生产力发展和劳动生产率提升的决定性作用,就必须依靠广大工程科技人员,使他们牢牢树立机遇意识、忧患意识、责任意识,主动担当起责任与使命,广泛学习和借鉴各国的先进技术,坚持走中国特色自主创新道路。同时,要全面部署工程科学技术的发展,加快建设国家创新体系,抓住核心关键技术,集中力量重点突破。此外,还要不断深化科技体制改革,推动科技和经济紧密结合,要抓住工程科技创新成果工程化产业化这个关键,使创新成果尽快转化为现实生产力。——刘维民 刘维民,中国科学院院士、中国科学院兰州化学物理研究所研究员。主要从事润滑材料与技术的研究。 融会贯通 近年来,中国工程科技取得了巨大成就。青藏铁路、三峡工程、载人航天、探月工程、高速铁路、西气东输、下一代互联网等,这些重大工程项目不仅在关键技术领域取得突破性进展,也很好地诠释了工程为人类社会发展提供解决方案这一本质。如今,中国乃至世界都发生了巨大变化,面临的发展挑战越来越多,应对挑战的需求也愈加迫切。这些都为我国工程科技的发展提供了前所未有的契机,并为工程科技在能源与资源、信息网络、先进材料和制造、农业等领域实现新突破提出了挑战。 同时,工程科技是为人类、为社会服务的。随着全球化趋势日益增强,任何国家解决重大问题都不能仅局限于本国视角,都需要全球工程科技界的广泛参与。为此,广大工程科技工作者要做好准备,学会用全球战略思维去看待问题和解决问题,借助工程科技去创造一个更好的世界。 共创美好未来,是工程科技发展的强大动力。在全球逐渐成为一个命运共同体之时,各个国家都应该考虑如何将国际交流和产业发展、科学研究、探索实践结合起来,通过国际合作减少工程科技发展壁垒,通过全球力量,让工程科技进步和创新真正成为推动人类社会发展的重要引擎。

2019-07-19  (点击量:8)

初见卢和旭博士,是6月份,在韩国国会议事堂举办的一场半导体政策研讨会上。当时,日本政府还没有出台半导体材料出口管控加强措施。卢和旭作为“韩国半导体产业构造先进化研究会”会长,在发言中着重于韩国半导体产业补足短板、协调发展等问题,给记者留下了深刻印象。 以当时的产业背景而言,韩国半导体产业正是如日中天般的存在。三星电子和SK海力士连续两年创纪录的经营业绩,纷纷宣布了大手笔的投资扩产计划。2019年市场调整的幅度虽然不小,但是也符合内存业务的周期性规律,并没有超出业界预测。在这种繁花似锦局面下,为何再三呼吁补足产业短板和提升上游配套企业的竞争力? 卢和旭是韩国半导体业界的重量级人物。据了解,在担任SK海力士资深常务董事期间,他在海力士无锡工厂项目中发挥了重要作用。 在接受科技日报记者采访时,卢和旭指出,当前韩国半导体行业是高度畸形发展的。虽然在过去的40年里发展迅猛,但是韩国半导体产业的代表性企业就是三星电子和SK海力士两家公司,代表性产品就是内存器件。 但是,系统芯片作为半导体产业另一个重要门类,却被韩国企业刻意忽略,高度依赖进口;在内存领域,为了应对同美国、日本和台湾企业的激烈竞争,韩国企业把资源集中在追求更大规模的生产能力和更低的制造成本上。装备、物料、器件等半导体生态系统必须的基础性技术未能同时得到兼顾,只能大量依赖美国和日本等国的企业。 卢和旭表示,虽然美国和日本半导体业在内存产品方面竞争力已经大幅下降,但是时至今日,他们通过对半导体装备和物料等核心技术的掌控,仍然牢牢控制着全球半导体行业的命脉。下游企业辛辛苦苦生产和销售半导体,只是让巨额资金流入了先进国家企业的账户,把他们的胃口撑得越来越大。在投资主导的半导体行业,如果韩国或者中国企业投资10兆韩元建设一个半导体工厂,其中需要支付给美国或者日本厂商的金额达到约8兆韩元之多。 日本政府最近针对韩国施加出口限制的做法与美国贸易保护主义如出一炉。“因此,在半导体领域,再怎么强调技术自立和自主发展都是不过分的。产业自救、打造健全的产业生态是当务之急。虽然行动已晚,已经造成了巨大损失,亡羊补牢仍是唯一可行的选择。”他说。 卢和旭表示,假以时日,中国将成为全球半导体产业的最大“宗主国”。中国具有活力充沛的巨大市场、丰厚的资本和坚定意志,发展前景无可置疑。 有一句话据信为7世纪下半叶后突厥汗国名将阿史德元珍所说:耽于建造城池的人,注定会走向灭亡。“同样,开放和包容是在半导体行业取得成功的先决条件,封闭和守成没有前途可言”。卢和旭说。 卢和旭强调,为了更快、更好地可持续发展,中国企业需要达成更加广泛的合作,成为既能同甘又能共苦的长期伙伴。在这个过程中,借鉴韩国半导体行业的发展经验很有必要。

2019-07-18  (点击量:4)

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