新的一年中国突破垄断的五大技术

一、人造淀粉的诞生

今年9月23日，我国科学院公布了一个好消息，那就是国内关于“人工利用二氧化碳制造淀粉”的研究终于取得了成果，而且成果是颠覆性的。凭借电解出来的氢气和二氧化碳为原料，直接生成淀粉，中间甚至不需要依赖植物的光合作用，这种方法的成功意味着未来我们可以从车间收获源源不断的淀粉，传统农业种植模式将迎来巨大冲击。

至于人造淀粉技术带来的好处，那就太多了，比如是能量的高效运用，自然界中的植物在生成淀粉中对太阳能的运用甚至还不足2%，就这还需要利用大量的土地，淡水以及肥料资源，说一句浪费并不为过。可是人工合成淀粉就不一样了，几乎能够做到对能量和资源的百分百利用，合成效率是普通植物的8.5倍，合成的量也会更多。

二、提纯铼金属及制造单晶叶片

中国的公司其下属的陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山中斟探到铼，储量达到176吨，约占全球储量的7%，仅次于智利、美国、俄罗斯和哈萨克斯坦。中国发现超级金属，由此一举打破美国垄断，中国的航空事业实现质的突破。航空发动机中的单晶叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，是航空产品第一关键零件，直接决定了航空发动机的性能。一台1000公斤推力的发动机中心，核心部件就是60片单晶叶片。

发动机将空气进行压缩之后压入燃烧室，在有限的空间内和燃料发生剧烈燃烧，产生猛烈的燃气喷射流，推动这些叶片高速旋转，迸发出惊人的动力，每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的SUV汽车。据了解，一千公斤级的发动机，高压转速都在三万多转接近四万转，大概的切向速度就是每秒钟450米左右，温度大概是1720多度。

为了防止熔化，工程技术人员把每一片叶片都制作成空心，中间还设计了一个精密而复杂的冷却系统。冷却系统带走的热量，可以在1/20秒、甚至更短的时间内烧开一壶水。但是在1700度的高温之下，普通金属还是不够耐热。因此生产单晶叶片，离不开珍贵的稀有金属——铼。

铼是人类发现最晚的天然元素，它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小，比钻石更难以获取。全球探明的能量储量仅为2500吨左右。能够提纯金金属的，是中国成都一家公司的母公司，中国企业也克服重重困难，生产出合格的单晶叶片。

三、超连续谱光源

四、超流氦温度制冷装备

我们生活中的很多食品都需要低温保藏，一些更珍贵的设备与材料更是如此，甚至往往需要液氮来营造超低温，可是随着科技高速发展，我国近些年来陷入了需求增长，但供给不足的窘境，在国产大型制冷设备的研发方面存在不足，只能长期从国外购买超低温制冷设备，这严重阻碍了我国的科学发展。

直到2021年4月15日，多年研究终于取得成果，中国科学院理化技术研究所的“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”项目取得圆满成功，我国连续攻克零下269℃以及零下271℃两道难关，液氦温度千瓦级低温制冷设备信手拈来；超流氦温度百瓦级大型低温制冷设备也不是梦。

五、单孔手术机器人

中国精锋医疗研发的单孔手术机器人突破了达芬奇手术机器人在中国的专利封锁，并早在2018年5月就开展了国内首例单孔手术机器人动物试验，值得一提的是，精锋医疗样机已经迭代到第三代，预计在两年内推向市场。除了在机械臂上的原创技术，中国的精锋医疗在手术机器人的控制台、成像系统、核心算法上都进行了自主研发，形成了完整自主知识产权。

六、CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片

 中国已经成功研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片，并且还完成了芯片封装和测试。据中国工程院信息，此次芯片的研发是由南京网络通讯与安全紫金山实验室公共完成，这对我国科技来说是一项重大的技术突破，中国已经打破了美国对5G毫米波技术的垄断，从此不再受制于人。

值得一提的是，由我国研发的5G毫米波芯片的每通道成本只需20元，成本竟然只有美国高通的五分之一，要知道此前我们该芯片的每通道成本达到1000元。毫米波天线的研发我国有了新突破，已经封装集成1024通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列，据悉，此次的新芯片与天线的成功将有可能在2022年时大规模投入商用，助力5G系统的建成。此次的5G技术突破对我国来说可以算得上“盾构机”级别的技术突破，这对我国未来的5G甚至于6G技术都有巨大的意义，且想要中国正式进入5G时代，毫米波是绕不过去的硬技术。

七、RLV-T5可回收式火箭

中国民营航天企业翎客航天在可回收式火箭的技术上取得了重大的突破，他们研发出来的最新的RLV-T5火箭性能十分优秀，曾经有西方专家表示，让他们最担心的事情发生了，中国民营航天的崛起将打破美国在这一领域的垄断。

这种火箭的高度有8.1米，自身重量1.5吨，当然，这只是一种实验火箭，并不能够将任何的载荷直接发射到太空里面去。RLV-T5最主要的目的，就是检查它自身的结构，以及所使用的一系列运行算法能够允许这种火箭能够在指定的高度上面自行悬停，并且控制自己成功的降落到指定的区域上，可见而这个工作是十分不容易。

八、超大锻件制造技术

中国一重针对生产瓶颈，先后设立“缩短制造流程，加快筒节产出”和“固化封头操作，确保产出时间节点”等课题，在降低制造成本、压缩生产周期、提高产品质量方面取得了显著成效，创造了可观的经济效益。其中“缩短制造流程，加快筒节产出”课题，每件加氢筒节生产周期至少缩短加热时间9小时，每件筒节节约成本3600元，生产的108件加氢筒节，共节约成本约40万元。常规岛低压转子钢锭重715吨，面对如此庞大的钢锭，中国一重在每一火次锻造之前都会科学的安排设备的使用顺序和操作方法，在保证工艺要求的前提下巧妙的利用其它附具完成锻造。随着715吨常规岛低压转子、7.6米超大过渡段、9米超大筒节等多项超大锻件的成功锻造，不仅提升了中国一重制造实力，也打破了美国发达国家国外大锻件的常年垄断，为中国在超大锻件制造领域赢得国际话语权。

中国通过实践系列、风云系列等科学实验卫星开展了一系列预警卫星相关关键技术的空间实验，其中包括为实现高精度姿态控制和高轨道惯性导航测量所需的高灵敏度半球谐振陀螺仪，用于远程快速信息传输的多频段宽带高速数据处理器，推扫型红外光电芯片及阵列器件，凝视型红外芯片及阵列器件，以及验证大空域目标探测识别、多传感器信息快速融合、全天候连续跟踪测量、高精度测距测角、远距离精确成像等天基监视识别功能的光电组合探测系统，攻克了一只又一只的拦路虎。

中国技术团队成功研制出了短波和中波单片2.7K×2.7K红外焦平面探测器，属于第三代超大面阵高灵敏度制冷型红外探测器，不仅填补了我国在该领域的空白，在国际上也达到了顶尖水平，红外焦平面探测器是预警卫星红外成像系统的核心部件，研制难度极大，目前全世界只有美国在2009年研制出了4K×4K的产品，法国在2017年研制出了2K×2K的产品。中国电科推出2.7K×2.7K的产品，使我国稳坐继美国之后的第二把交椅，冷战时期由于美苏两个超级大国核军备竞赛的不断升级，装备核弹头的弹道导弹尤其是洲际弹道导弹成为核威慑力量的绝对主力。为了及时发现对方有可能实实施的先发制人核打击，从而确保己方有足够的反应时间，美苏两家都不惜巨资建立了一套完备的战略预警系统，部署在太空中的预警卫星就是在这套系统当中至关重要、不可或缺的关键组成部分。

中国成为除美国外唯一掌握尖端叶轮加工技术的国家。值得一提的是，西气东输管道长达4200千米，仅一线和二线工程就辐射了全国15个省份，惠及人口超4亿。每年可减少二氧化碳排放2亿吨，二氧化硫排放226万吨。由于输气管道核心部分即大型压缩机组的技术掌握在美国通用电气手中，因此这一关乎国计民生的重大工程一定程度上也受制于人。每停摆一天就至少损失2亿元。据报道西气东输管道每隔200公里左右就需要一座大型泵站加压。如果这种尖端装备不能实现国产化，它将一直是美国手里的一张王牌。实际上压缩机组的叶轮才是真正的核心难题。由于技术难度极高，通用电气连续50年获得高额垄断利润。