先进制造与新材料科技专辑 2007 年第 9 期 ( 总 31 期 ) 目录专题国内外盾构机及盾构技术研究概况... 1 研究进展新型超硬材料二硼化铼问世... 8 纳米技术未来前景... 8 激光器用于电子加速实验... 9 显微技术探测光学晶格的新方法短讯金属纳米粒子组装

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炼万
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1 中国科学院国家科学图书馆科学研究动态监测快报 2007 年 5 月 1 日第 9 期 ( 总第 31 期 ) 先进制造与新材料科技专辑中国科学院国家科学图书馆武汉分馆主办中国科学院国家科学图书馆武汉分馆武汉市武昌区小洪山西 25 号邮编 : 电话 : 电子邮件 :jiance@mail.whlib.ac.cn

2 先进制造与新材料科技专辑 2007 年第 9 期 ( 总 31 期 ) 目录专题国内外盾构机及盾构技术研究概况... 1 研究进展新型超硬材料二硼化铼问世... 8 纳米技术未来前景... 8 激光器用于电子加速实验... 9 显微技术探测光学晶格的新方法短讯金属纳米粒子组装成可塑性金属材料最新研究预测存在稳定的硼巴基球 (B 80 ) IBM 实现 3D 纳米核磁成像技术激光纺纱使陶瓷纤维达到纳米量级研究人员改进喷墨打印机用于电路印刷纳米丝光电探测器原理被证实制造自旋电子器件的材料问世出版日期 :2007 年 5 月 1 日

3 专题国内外盾构机及盾构技术研究概况编者按 : 近年来, 我国城市地下交通建设发展迅速作为一种高效的地下暗挖隧道专用工程机械, 盾构机已经成为城市地铁隧道建设中不可或缺的工具去年发布的国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见也将盾构机及大型施工机械确定为振兴我国装备制造业的 16 个重点领域之一我国从上世纪 60 年代就开始了对盾构机的研制, 但是直到目前还处于与外商合作制造为主的发展阶段本期专题总结了国内外盾构机及盾构技术的研究概况 1 简介盾构机 (shield machine), 全名叫盾构隧道掘进机, 也称作盾构掘进机, 是地下暗挖隧道的一种专用工程机械现代盾构机集光机电液控等技术于一体, 具有开挖切削土体输送土碴拼装隧道衬砌测量导向纠偏等功能, 而且要根据不同的地质条件进行量体裁衣式的设计与制造, 可靠性要求极高用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高施工速度快开挖时可控制地面沉降减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点, 在地下水位较高隧洞洞线较长埋深较大的情况下, 用盾构机施工更为经济合理, 因而盾构机广泛用于地铁隧道越江隧道铁路隧道水电隧道市政公路隧道等工程的建设 2 盾构机的工作原理与分类盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘该圆柱体组件的壳体 ( 即护盾 ) 对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用, 承受周围土层的压力, 有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面, 挖掘排土衬砌等作业就在护盾的掩护下安全地进行盾构机的分类方法很多 : 根据工作原理, 盾构机可以分为手掘式盾构机挤压式盾构机半机械式盾构机 ( 局部气压全局气压 ) 机械式盾构机 ( 开胸式切削盾构机, 气压式盾构机, 泥水加压盾构机, 土压平衡盾构机, 混合型盾构机, 异型盾构机 ); 根据适用的土质及工作方式的不同, 盾构机可以分为开胸式压缩空气式泥水式土压平衡式组合式插板式多断面式盾构机以及微型盾构机等此外, 盾构机还可按直径分为特大大中小及微型盾构机 ; 按开挖断面分为部分断面开挖和全断面开挖的盾购机等等目前作为主流技术的, 主要有泥水加压平衡盾构机土压平衡盾构机组合式盾构机和微型盾构机等 3 主要盾构技术与方法盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法, 它使用盾构机在地下掘进, 在防止开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时, 在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌 1

4 工作目前, 许多盾构掘进技术与方法都已比较成熟和可靠下面是在日本盾构隧道施工技术协会 (The Shield Tunneling Association of Japan) 登记备案的 14 种盾构掘进方法, 详细的技术资料可在其网站下载 1 (1) 泥土加压盾构法 : 适用的土壤类型较为广泛, 如沙质砾石质粘土质等 ; (2) 气泡盾构法 : 适用于各种类型的土壤 ; (3) 挤压混凝土衬砌法 : 既可保证高质量的隧道衬砌, 还能控制开挖时的地面沉降, 适于土质较好的土层 ; (4) 多圆面盾构法 : 通过圆形截面的各种组合, 可以构筑各种断面的隧道 ; (5) 双圆盾构法 : 可以更加有效地节省和利用地下空间, 可以构筑垂直和水平双圆断面隧道 ; (6) 扩径盾构法 : 施工中可以对隧道的部分区间径向扩展以提高地下空间利用率, 还可以在多种盾构方法之间进行转换 ; (7) 球体盾构法 : 可以进行垂直 - 水平或水平 - 水平方向的连续掘进, 可以大大提高施工效率 ; (8)H 和 V 型分叉盾构法 : 施工过程中可以从水平双孔变为垂直双孔, 或从垂直双孔变为水平双孔, 可以根据设计要求不断地改变断面形状 (9)MSD 盾构法 (Mechanical Shield Docking Method): 一种采用地下机械对接的盾构施工法, 安全可靠, 隧道开挖点选择自由度较大 ; (10)JIYU-DAMMEN 盾构法 : 通过采用行星刀盘及对其扇动臂的调节可以开挖矩形椭圆形马蹄形卵形等各种非圆形断面的隧道, 从而可以更有效地利用地下空间 (11)DPLEX 盾构法 : 通过采用独特的开挖机构, 可以开挖各种断面形状 ( 矩形椭圆形等 ) 的隧道, 可以进行大断面长距离的盾构 ; (12)CPS 盾构法 (Chemical Plug Shield Method): 在高水压下, 可以利用泥水压进行很深的砂砾层的隧道挖掘 ; (13) 预应力和预制混凝土管片衬砌盾构法 : 采用隧道轴向预应力和预制混凝土管片衬砌, 可以开挖出经济高质量的抗震隧道 ; (14) 摇摆式刀具盾构法 (Wagging Cutter Shield Tunneling Method): 通过采用刀具摇摆系统, 可以使盾构机设计得非常紧凑, 可灵活地使用于各种断面的隧道挖掘近年来还涌现了一些新的盾构方法, 如日本 Naka Ochiai 隧道的盾构法基于 MMST 技术的大型多变管片盾构法集成盾构法 Kurume Branch 隧道的 F-NAVI 1 2

5 盾构法双千斤顶管片盾构法 (Coincident Segment Erection / Shield Driving System) 污泥垂直气力输送法 (Mucking System using Pneumatic Dispatch Capsule for Vertical Shafts) 以及快速管片盾构法 (QB Segment) 等 2 4 国外主要盾构机制造企业盾构机问世至今已有近 180 年的历史, 其始于英国, 发展于日本德国在日本, 由于经济的快速发展及实际工程的需要, 盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机发展很快德国的盾构机技术也有独到之处, 尤其是在地下施工过程中, 在保证密封的前提下, 可以在高达 0.3MPa 气压的情况下更换刀盘上的刀具, 从而提高盾构机的一次掘进长度据不完全统计, 目前国外盾构机的主要制造企业有 18 家, 集中在日本和欧美, 如日本的川崎重工三菱重工石川岛播磨重工业株式会社小松制作所, 德国的海瑞克公司维尔特公司, 美国的罗宾斯公司, 加拿大的罗浮特公司等它们可以根据不同的地质条件和不同的工程对象, 以及使用单位的不同要求, 设计生产出不同直径不同类型以及有特殊要求的盾构机, 以满足用户的需要, 其生产设备和工艺水平居世界前列 3 这些企业在从实践到理论再从理论到实践的长期反复探索过程中, 逐渐形成了一套针对本国地质条件的设备设计理论模拟试验方法和系统的经验数据, 同时也形成了安装和调试的系统技术 4.1 日本三菱重工 (Mitsubishi Heavy Industries) 日本三菱是一家具有 100 多年历史的企业集团, 三菱重工是其下属的 29 家直系企业中的一家, 为世界各地提供软硬土盾构掘进设备的建设机械部是三菱重工旗下神户造船所的一个分支 2007 年 4 月起, 盾构机业务划归新成立的三菱重工隧道机械与岩土技术有限公司 (Mitsubishi Heavy Industries Tunneling Machinery & Geotechnology, Co., Ltd) 年, 三菱重工制造出日本第一台手掘盾构机起, 目前拥有土压平衡泥水平衡双圆三圆 MMST 等各种类型的盾构机, 拥有 φ14-15m 级直径的泥水式盾构机和土压式盾构机, 并且成功开发了具有特殊性能的盾构机, 如异形截面盾构机机械式地下对结盾构机机械式切削刀更换装置等, 数量和种类可谓世界第一, 技术居国际之首, 生产业绩也以 1670 台居世界首位 5 三菱重工取得其它成绩包括 :1970 年制造了日本最早的泥水盾构机 ;1986 年制造了马蹄形机械挖掘盾构机 ;1992 年为法国里昂高速公路制造了直径为 10.96m 的土压盾构机 ;1993 年制造了迄今最大的双圆盾构机 ;1994 年为日本东京湾隧道

制造了 3 台当时最大的泥水盾构机 ( 直径为 14.14m);1995 年制造了三圆盾构机 ; 1996 年, 为满足共同沟施工需要, 制造了 7950mm 5420mm 的矩形盾构机, 同年又完成了球形刀盘盾构机 ;1997 年为川崎高速提供了 MMST 盾构机, 同年又将泥土加压盾构机的直径刷新为 11.

6 制造了 3 台当时最大的泥水盾构机 ( 直径为 14.14m);1995 年制造了三圆盾构机 ; 1996 年, 为满足共同沟施工需要, 制造了 7950mm 5420mm 的矩形盾构机, 同年又完成了球形刀盘盾构机 ;1997 年为川崎高速提供了 MMST 盾构机, 同年又将泥土加压盾构机的直径刷新为 11.52m;1999 年制造了第一台母子盾构机 ;2001 年为大阪共同沟工程项目制造了最大的 MSD 盾构, 直径为 8.07m, 解决了盾构对接技术 4.2 日本川崎重工 (Kawasaki Heavy Industries) 川崎重工创立于 1896 年, 是从修船造船发展起来的著名公司, 目前已生产出 1200 多台用于地下施工的软岩和硬岩挖掘机, 如东京市神田川地下调蓄工程用的直径为 13.94m 的盾构机贯通英法海峡海底铁路隧道开挖用的盾构机对东京湾隧道工程做出贡献的 14.14m 超大口径盾构挖掘机上海地铁隧道用的盾构机以及为了降低挖掘成本和提高施工效率而完成的三联型车站盾构机再次利用型盾构机等 6 川崎重工从 1975 年起开始生产圆周支撑型泥水加压盾构机, 随后又开发出中间支撑型盾构机, 目前可生产出超大直径的盾构机, 满足各种超大半径和高液压需求 7 川崎重工生产的盾构机装备了用于地下计时和扇形片高精度自动装配的设备, 并汇聚了该行业最先进的技术和知识 8 例如, 用于东京湾隧道工程的 3 台直径为 14.14m 长为 13.5m 的盾构机可以在 0.5 MPa 的强水压下完成超大直径和长距离的掘进任务图 1 是川崎重工生产的直径为 15.84m 长为 10.04m 配备侧盾构机 (side shields) 的拆装式泥水三联型车站盾构挖掘机 9 图 1 拆装式泥水三联型车站盾构挖掘机 4.3 石川岛播磨重工业株式会社 (IHI) IHI 于 1853 年作为石川岛造船所创业起家,1876 年设立石川岛平野造船所, 成为日本首家民间造船厂 1960 年, 石川岛重工业株式会社与株式会社播磨造船所合并, 成立石川岛播磨重工业株式会社, 业务范围覆盖造船社会基础设施建设

7 产业机械航空宇宙等多个领域根据最新消息,IHI 将于 2007 年 7 月 1 日启用新的公司名称 : 株式会社 IHI( 英文名称 :IHI Corporation) 10 IHI 开发出了世界最大级别的大口径盾构掘进机和球体盾构掘进机等 ( 包括曾用于东京湾隧道工程的大口径盾构机 ), 实现隧道工程的大幅度合理化的各种盾构掘进机并将其实用化, 在隧道管片自动组装系统方面也有最好的业绩 11 IHI 开发的水平多轴型盾构掘进机主要用于道路隧道等箱形大截面隧道的构筑, 可以灵活应对任意截面形状, 比较经济 ;IHI 开发的球体盾构掘进机, 使用一台机器可以从立坑到横坑, 从直进方向到直角方向进行连续挖掘, 是和用户共同研究而诞生的 IHI 新技术日本小松制作所 (Komatsu) 株式会社小松制作所是成立于 1921 年的世界知名的工程机械制造商, 其主要产品除了始终处于世界领先地位的建筑工程机械产业机械以外, 同时还涉足电子工程环境保护等高科技领域小松制作所生产的盾构机类型包括土压平衡式盾构机泥水式盾构机母子盾构机超长掘进盾构机顶管式盾构机 (Pipe Jacking) 等近年来, 小松制作所生产的盾构机在中国市场占有率稳步提高, 中国正成为其全球最大的市场 :2005 年初, 小松制作所仅在上海运行的盾构机就已经有 11 台 13 ; 2006 年 9 月 25 日, 小松 ( 中国 ) 地下建机事业部又一举夺得中国地铁行业中到目前为止最大的一个盾构设备合同, 合同台数 9 台, 全部用于上海轨道交通建设 4.5 德国海瑞克公司 (Herrenknecht AG) 德国海瑞克公司成立于 1977 年, 是一家能够开发生产和销售全系列掘进机的企业, 在大直径隧道掘进长距离隧道和高工作压力施工方面拥有丰富的经验海瑞克公司生产的盾构掘进机主要包括泥浆加压式盾构机带盾部分断面掘进机组合式盾构机土压平衡式盾构机带护盾的隧道掘进机 ( 以下简称 TBM) 双护盾 TBM 等海瑞克公司对盾构技术不断加以研究发展, 以下是该公司研发的部分技术 14 : 隔膜解决方案 : 在 1999 年的柏林铁路系统中, 海瑞克公司与客户共同开发了这种隔膜解决方案, 用以加速工程进度并降低成本这种方案为盾构掘进提供了必要的安全保障地下水压在经过隔膜的调整之后作用于护盾可变式 TBM: 海瑞克引入的新式机械概念, 使其能够在隧道掘进过程中针对不同干湿程度的地质条件进行转换

8 仰拱区隔离 (isolated invert) 构造 : 仰拱区隔离是对混合式盾构机的创新性改进, 这种结构被用于减少土料在刀盘处的聚集进而影响掘进过程, 尤其是在粘性土层土料栓 (muck plug) 构造 : 为避免地面沉降, 有时必须在掘进舱内充入约 3 个大气压的压缩气体, 在如此高压下, 螺旋输送带无法很好的密封, 于是海瑞克的工程人员就在传送带的末端加上了土料栓, 用以压住挖掘下来的土料并保持系统的密封 4.6 德国维尔特公司 (Wirth) 德国维尔特公司成立于 1895 年, 从 1965 年起开始生产全断面 TBM 维尔特公司生产的盾构机适用于硬岩混合岩与软土层等各种地质条件, 其优势在于硬岩 TBM 的生产维尔特公司开发了自己的暗挖技术这种技术具有刀具少可开凿任意横截面挖掘土料可循环利用等优点以瑞士 Uetliberg 隧道工程为例, 维尔特公司为该工程设计的滚刀与岩石面有 10 的夹角, 将岩石切成手掌大小的片状滚刀的工作方式类似于凿子以一定的角度切入木头, 这样滚刀需要的抗拉强度很低, 粉碎岩石消耗的能量也得以减少这种方法不仅降低了工程的工具成本节省了耗能, 还可以开挖出任意断面形状的隧道美国罗宾斯公司 (Robbins) 美国罗宾斯公司是一家拥有 50 多年历史的公司, 主要从事地下挖掘设备的设计制造销售和租赁等业务以及生产各种挖掘材料, 并提供与传统的钻孔爆破方法完全不同的在坚硬的岩层上进行机械作业的方法罗宾斯公司的 TBM 产品包括单护盾 TBM 双护盾 TBM 土压平衡式 TBM 主梁式掘进机以及小型掘进机罗宾斯公司可以生产隧道挖掘直径从 1.6m 到 15m 的全断面 TBM 4.8 加拿大罗浮特公司 (Lovat) 加拿大罗浮特公司成立于 1972 年, 集盾构设计制造装配测试于一体, 专门为客户定做地铁隧道供排水管道电缆管线及矿山巷道的开挖设备, 是唯一一家能提供从盾构机的全面设计制造到检测和试验服务的公司罗浮特公司可以生产直径从 1.5m 到 14m 的各种型号的盾构机, 种类包括敞开式盾构机半敞开式盾构机土压平衡式盾构机泥水加压式盾构机等罗浮特盾构机具有以下技术特点 : 集多种掘进模式于一体且可实现快速转换 ; 连锁控制设计确保施工质量和安全性 ; 模块化设计, 装配转场迅速, 维修方便 ; 设有独特的数据监控系统, 高度自动化, 可以实现全自动掘进操作 ; 独特的后装式刀具安装方式, 提高了刀具更换速度, 充分保证了维修人员的安全 ; 采用激光

9 导向, 确保隧道的准确开挖方向 16 5 我国盾构机发展现状我国从 20 世纪 50 年代开始盾构技术的研究和应用 1966 年, 上海隧道工程设计院设计江南造船厂制造了我国第 1 台直径 10.2m 超大型网络挤压盾构机 1986 年, 中铁隧道集团有限公司研制成功国内第一台半断面插刀盾构机 1987 年, 上海隧道工程股份有限公司研制成功我国第一台直径 4.35m 加泥式土压平衡盾构掘进机此后, 中铁隧道集团有限公司和上海隧道工程股份有限公司等国内公司先后研制成功 40 多台直径 3.8m~6.34m 各种类型的盾构机 2001 年, 国家科技部将盾构国产化列入国家 863 计划在科技部领导下, 成立了以中铁隧道集团有限公司和上海隧道工程股份有限公司为主, 浙江大学同济大学煤炭科学研究院北京城建公司中信重工机械有限责任公司沈阳九久技术开发有限公司等单位参加的产学研结合的课题组, 分阶段在多项关键技术进行研究和攻关, 已在设计和制造上有了明显突破, 基本掌握核心技术, 研制出了拥有自主知识产权的世界上最大的先进大型多功能盾构模拟试验平台 ; 在上海组建了股份制的盾构设计试验研究中心 ; 建成河南新乡上海两个盾构产业化基地年 5 月, 中铁隧道集团有限公司成功组装直径 6.3m 土压平衡盾构 1 台 2004 年底, 上海隧道工程股份有限公司推出第一台具有自主知识产权的先行号地铁盾构样机 2006 年底, 先行 2 号盾构在沪制造安装完成并正式下线, 首次实现了国内地铁盾构的批量生产先行 2 号盾构机直径达 6.34 米, 拥有 33 项技术专利 18 北京首台直径 3.63m 加泥式土压平衡盾构机京盾一号也研制成功, 掘进速度 10m/d, 标志我国盾构设备技术水平已达到当代国际先进水平虽然目前国内有许多企业, 如上海隧道工程股份有限公司中铁隧道集团有限公司广重企业集团有限公司沈阳重型机械集团有限责任公司等单位都相继开展了盾构设备的研制和相关技术的开发, 但是与国外相比, 我国现代盾构机的研制在适应性设计系统集成技术和关键元配件的生产制造模型试验与系统仿真等方面, 仍存在着一定的差距冯瑞华姜山马廷灿黄可编写检索日期 2007 年 4 月 20 日管会生, 王伯铭. 加拿大 LOVAT 盾构掘进机的技术特点. 工程机械,2003(2):16-18 黄旭就. 关于国内盾构机开发的探讨. 装备制造技术,2006(2):

10 研究进展新型超硬材料二硼化铼问世众所周知金刚石是最硬的材料, 世界上应用的大多数金刚石都是合成的且价格昂贵立方结构的氮化硼是金刚石的替代品, 也是在高温高压条件下合成的, 且价格比金刚石还昂贵而新型超硬材料二硼化铼只需要通过一种简单的程序就可以制造出来, 不需要使用压力超硬材料具有超级不可压缩性 (ultra-incompressible), 即抵抗外形变化的性能提高材料的超硬性主要有两种方法, 一种是利用碳元素并使其与硼氮元素进行合成来模仿金刚石的结构, 从而保持了较短的共价键 ; 二是寻找不可压缩性的金属并提高其硬度美国加州大学 Kaner 研究小组目前正在发展第二种方法, 并报道了设计超硬材料的新方法, 该成果发表于 4 月 20 出版的科学杂志上 (Science, 2007, Vol no. 5823, pp ) 该研究得到美国国家科学基金会的资助锇是一种相对柔软的金属元素, 也是目前所知最具不可压缩性的金属早在 2005 年,Kaner 研究小组开始把锇元素与短共价键原子进行合成, 制备出几乎与金刚石具有相同不可压缩性的材料该材料十分坚硬, 甚至可以在硬度达 9 级的蓝宝石上划出痕迹但研究小组发现硼和锇合成物中, 锇金属原子间距增大了 10%, 为了尽可能地缩小原子间距提高材料硬度, 就需要寻找更好的过渡金属研究结果表明高密度低硬度的铼金属具有这种潜力, 因此制造出了二硼化铼超硬材料合成出的二硼化铼具有短共价键, 且铼原子间隔仅扩大 5%, 从而使其既具有不可压缩性又非常坚硬在某一方向上, 二硼化铼的不可压缩性与金刚石相同, 另一个方向上, 二硼化铼的可压缩性仅比金刚石稍高在低应力下, 二硼化铼的硬度与立方结构的氮化硼相等在更高的应力作用下, 二硼化铼的硬度仅比氮化硼稍低尽管新型超硬材料有巨大的潜力, 但短时间内还不可能取代金刚石冯瑞华编译自检索日期 :2007 年 4 月 24 日 8

11 纳米技术未来前景 4 月 23 日, 华盛顿的伍德罗威尔逊国际学者中心 (Woodrow Wilson International Center for Scholars) 的新兴纳米技术工程 (Project on Emerging Nanotechnologies) 发布新报告纳米前沿 : 纳米技术未来前景 (NanoFrontiers: Visions for the Future of Nanotechnology) 该报告由自由科学作家 Karen F. Schmidt 撰写, 综合了 2006 年 2 月纳米前沿研讨会 ( 该会议由美国国家科学基金会国立卫生研究院和新兴纳米技术工程共同组织 ) 上 50 多位科学家工程师伦理学家政策制订者等专家的讨论, 后续的调研, 以及纳米技术未来相关的背景资料目的是让科学家和公众更多地了解纳米技术, 促进对纳米技术目标和前景的广泛探讨报告主要揭示了纳米技术在解决能源危机满足医疗需求实现清洁水源方面的应用与能力目前, 纳米技术是清洁受污染水源和监测水系统最有希望的技术, 将来可为废水的现场处理提供技术支撑同样, 纳米技术也可为很多世界能源问题提供解决方式, 如提高能源生产储存传输效率等报告还分析了三个基础技术领域的进展 : 研究工具情报管理自组装和制造在研究工具方面, 有待进一步开发纳米级的成像测量操纵和模拟技术, 以及 3D 纳米和实时成像技术科学家和政策制订者应系统关注纳米情报学最后强调了建立复杂纳米结构自组装和制造方法的重要性该报告可在新兴纳米技术工程的网页 oject.org/114/nanofrontiers-visions-for-the-future-of-nanotechnology 上下载冯瑞华编译自检索日期 :2007 年 4 月 24 日激光器用于电子加速实验美国斯坦福大学直线加速器中心 (SLAC) 的研究人员进行了一项实验, 他们利用激光器发出的可见光来提高粒子的能量, 这样所得到的能量将是用速调管产生微波进行加速时的 30 倍研究人员希望有一天能改进加速器的设计, 将主要元件 ( 激光器和加速结构 ) 放置在批量生产的硅片上, 这种芯片加速器的构想将实现加速器的短小廉价化如今的制造商已经懂得如何将微小的激光器沉积到硅片上, 也能在芯片中刻蚀出光学系统和反射镜, 硅片自身就能被加工成微小的加速结构将几万个这种芯片依次排列起来, 就有可能将粒子束加速到常规尺寸的探测器中现在研究人员建立了一套全尺寸的激光器, 使其发出的光束能与原型加速器结构相匹配, 该加速器结构是一根微型光子晶体光纤电子和光脉冲将穿过光子晶体中比微波加速结构狭窄 9

12 10,000 倍的小孔先前的实验表明可能利用非常简单的加速结构对可见光进行加速, 实验也遇到了制作微米尺度激光器和电子束, 并在百万分之一秒内同步的艰难挑战, 遗憾的是这些加速结构未能有效地利用激光能量现在的挑战是研究能够更有效工作的结构, 例如光子晶体以前没人认为能够真正在这些光子晶体中加速粒子, 而现在的实验证明光子晶体是可以进行这项应用的激光器能够帮助产生电子, 并且当电子到达试验腔的时候对它们进行加速微型波荡器 (undulator) 和磁压缩器 (chicane) 使电子的速度快到足以赶上持续时间只有百万分之一秒的单个激光脉冲黄可编译自检索日期 :2007 年 4 月 23 日显微技术探测光学晶格的新方法光学晶格是一组交叉激光束产生相同能量井的有序排列, 通过在能量井中注入超冷原子, 晶格可被用来产生或研究一系列材料, 例如玻色 - 爱因斯坦凝聚物, 其所有的原子都处于相同的量子态晶格能够用来模拟盘旋在超冷原子晶格上固体的普通条件光学晶格的优点在于其原子之间的相的单个离子可以用于扫描显互作用能够通过调节激光束来控制, 而固体原子的相互微, 探测离子通过交替自旋态测量原子反铁磁态的自旋密作用只能由材料的结构和成分决定度目前, 研究者们已经能够测量光学晶格原子的整体性质, 但还无法测量单个格位或单个原子的性质当研究晶格中几种不同状态 ( 例如磁和超导 ) 共存时, 这些测量非常有用如今, 来自瑞士日内瓦大学 (University of Geneva) 的 Corinna Kollath 和 Thierry Giamarchi 与来自英国剑桥大学 (University of Cambridge) 的 Michael Köhl 提出了一种方法, 他们利用单个囚禁离子探测光学晶格, 空间分辨率大约为 20nm 基于这项提议, 离子能被囚禁在由四电极结构聚集的无线电波产生的势阱中, 它盘旋在光学晶格之上在测量的时候, 离子落入晶格中, 激光脉冲可将离子与晶格中的原子结合产生一个分子这个分子的性质能通过势阱中离子振荡频率的变化而探测到, 又能通过观察离子与原子结合时来自离子的光散射变化而确定这些信息能够用来决定格位的原子密度, 即在某些情况下的自旋密度, 它与格位的磁化情况有关这种磁测量可通过观察格位上旋和下旋结构之间的交替来确定光学晶格中费米子的反铁磁态这项技术也能用来引起光学晶格小的局部微扰, 从而帮助物理学 10

13 家更好地理解物质超导态的能隙黄可编译自短讯检索日期 :2007 年 4 月 24 日金属纳米粒子组装成可塑性金属材料美国西北大学的研究人员开发出一种新方法可直接将金银铂钯等金属纳米粒子制成可塑性金属材料该方法利用长链二硫醇交联剂将纳米粒子粘合起来, 集成为肉眼可观察到的具有电传导性能的结构材料加热该结构材料至 50 C 使其结构变硬并成为多孔性的多晶金属结构, 且多孔性可控制, 可用于分离科学和催化剂方面该成果发表于 4 月 13 日出版的科学杂志上 (Science, 2007, Vol no. 5822, pp ) 冯瑞华摘译自检索日期 :2007 年 4 月 23 日最新研究预测存在稳定的硼巴基球 (B 80 ) 由美国莱斯大学 (Rice University) 机械工程与材料学和化学教授 Boris Yakobson 与其同事进行的一项新的研究首次预测了完全由硼原子组成的另一种碳球分子 ( 也译为巴基球或巴布球 ) 的存在和稳定性最早的巴基球于 1985 年发现, 是由 60 个碳原子组成的一种笼状分子硼巴基球 (B 80 ) 的结构与最初的 C 60 富勒烯相似, 但是在它每个六边形的中心 B 80 结构示意图都有一个额外的原子, 这显著提升了其稳定性这一研究成果发表于 4 月 20 日出版的物理评论快报上马廷灿摘译自检索日期 :2007 年 4 月 24 日 IBM 实现 3D 纳米核磁成像技术 IBM 研究人员利用磁共振力显微镜技术 (magnetic resonance force microscopy, MRFM) 实现 3D 纳米尺度的成像, 分辨率可达 90nm 此项技术将有助于更好地了 11

解蛋白质的功能, 从而更有效地输运药物, 也为单个原子 3D 图像的显微镜制造奠定了基础该成果发表于 4 月 22 日在线出版的自然纳米技术 (Nature Nanotechnology) 上冯瑞华摘译自 http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2007.105.

14 解蛋白质的功能, 从而更有效地输运药物, 也为单个原子 3D 图像的显微镜制造奠定了基础该成果发表于 4 月 22 日在线出版的自然纳米技术 (Nature Nanotechnology) 上冯瑞华摘译自检索日期 :2007 年 4 月 24 日激光纺纱使陶瓷纤维达到纳米量级激光纺织的纳米纤维最近, 西班牙维哥大学 (University of Vigo) 和美国罗格斯大学 (Rutgers University ) 的材料学家合作发明了一种称为激光纺纱的技术, 科学家们用这一技术制作出长度达数厘米但直径仅为 35nm 的无定形陶瓷纤维这一突破性的技术进展使得制作很长的含有特定成分的无定形纳米纤维成为可能马廷灿摘译自检索日期 :2007 年 4 月 24 日研究人员改进喷墨打印机用于电路印刷英国利兹大学 (University of Leeds) 的研究人员制作出装有银盐溶液和维生素 C 可以印制电路的桌面打印机研究人员将打印机墨盒的两个独立的隔室( 通常是用来装不同墨水的 ) 分别装上了金属溶液和还原剂实验证明 : 用硝酸银溶液作金属墨水用抗坏血酸维生素 C 作还原剂是最好的组合然后, 经过编程, 打印机就可以在纸张棉线硝酸盐等各种表面上生产多种电路和无线电天线这一进展有望为当前能耗高环境污染严重的制造技术提供一种替代, 推动更为安全和廉价的电子制造马廷灿摘译自检索日期 :2007 年 4 月 23 日纳米丝光电探测器原理被证实加州大学圣地亚哥分校的研究者阐明, 为什么表面积大体积小长度短的纳米丝比同种材料制备的其他形式更适合用作光电探测器研究者发现, 纳米丝的几何形状 ( 相对体积而言巨大的表面积 ) 使它们容易捕获空穴这一特点使电子与空 12

15 穴的复合时间延长, 如此便增加了电子沿纳米丝下移的次数, 从而增大了感光电流理论研究表明, 纳米丝的光感应传导率比普通的块状结构高出不止 10 倍姜山摘译自检索日期 :2007 年 4 月 26 日制造自旋电子器件的材料问世受物质原子结构的限制, 传统的基于电荷的电子器件已达到尺度和性能的极限, 而利用量子自旋则可打破该限制, 能够极大提高纳米尺度电子器件的效能美国能源部布鲁克林国家实验室的一个跨学科研究组发明出一种方法, 可用于制造基于电子自旋的新式元器件研究组制备了具有成对磁性和非磁性层的多层结构石墨材料, 并使用磁力来控制其中电子的自旋, 预期该材料可以在室温下保持性能该材料中电子的性质也引起了研究者的关注姜山摘译自检索日期 :2007 年 4 月 26 日为了更好地发挥科学研究动态监测快报的作用并方便读者及时进行意见反馈, 我们特别设立了意见反馈和订阅网页意见反馈请登陆快报订阅请登陆真诚地希望您能提出宝贵意见, 以便我们为您提供更好的情报服务! 也欢迎推荐相关领域专家订阅我们的快报! 非常感谢您的信赖与支持! 版权及合理使用声明本快报遵守国家知识产权法的规定, 保护知识产权, 保障著作权人的合法利益, 并要求参阅人员及研究人员认真遵守中国版权法的有关规定, 严禁将本快报用于任何商业或其他营利性用途同时本快报支持用于个人学习研究目的, 不得对本快报内容包含的版权提示信息进行删改, 在合理使用范围内请注明信息来源欢迎对本快讯的意见与建议 13

16 中国科学院国家科学图书馆 National Science Library of Chinese Academy of Sciences 科学研究动态监测快报是由中国科学院国家科学图书馆编辑出版, 由中国科学院规划战略局等中科院职能局和专业局支持指导的信息报道类刊物, 于 2004 年 12 月正式启动目标是瞄准基础科学资源环境科学生命科学和战略高技术等科学领域, 针对中国科学院 1+10 科技创新基地, 以及重大的科技政策科技发展战略科技预测科技规划科研计划与项目重大科研成果等对其进行持续跟踪和快速报道, 送院领导规划战略局计划局各专业局和其他相关局, 并送相关研究所和有关科技机构每月 1 日和 15 日出版本系列快报共分 12 个专辑, 分别为由中国科学院国家科学图书馆承担的交叉前沿大装置空间科技专辑纳米观察专辑现代农业科技专辑科技战略与政策专辑 ; 由兰州分馆承担的资源环境科学专辑地球科学专辑 ; 由成都分馆承担的先进工业生物科技专辑信息科技专辑 ; 由武汉分馆承办的先进能源科技专辑生物安全专辑先进制造与新材料科技专辑 ; 由上海生命科学信息中心承担的生命科学专辑编辑出版 : 中国科学院国家科学图书馆联系地址 : 北京市海淀区北四环西路 33 号 (100080) 联系人 : 冷伏海朱相丽电话 :(010) 电子邮件 :lengfh@mail.las.ac.cn; zhuxl@mail.las.ac.cn 先进制造与新材料科技专辑联系人 : 马廷灿冯瑞华电话 : 电子邮件 :jiance@mail.whlib.ac.cn

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一调研说明中商情报网全新发布的年中国盾构机行业调查及市场前景咨询报告主要依据国家统计局国家发改委商务部中国海关国务院发展研究中心行业协会工商税务海关国内外相关刊物的基础信息以及行业研究单位等公布和提供的大量资料, 结合深入的市场调研资料, 由中商情报网的资 2012-2016 年中国盾构机行业调查及市场前景咨询报告 Customer Service Hotline:400-666-1917 Page 1 of 17 一调研说明中商情报网全新发布的 2012-2016 年中国盾构机行业调查及市场前景咨询报告主要依据国家统计局国家发改委商务部中国海关国务院发展研究中心行业协会工商税务海关国内外相关刊物的基础信息以及行业研究单位等公布和提供的大量资料,