|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
利用DNA存储还原数据信息的方法
1. 痛点问题
随着信息化时代的发展，生活中的一切都在数字化，对信息存储的要求也越来越高。据IBM统计，人类每天创造的数据已达到2.5百亿亿byte，大约相当于5亿部高清电影的下载。互联网数据中心（IDC）的研究显示，到2020年数据总量（包括结构化数据和非结构化数据）的年复合增长率达将达到42%，2010~2020十年间，世界上数据总量从1 ZB增长到50 ZB，共增长50倍。
面对巨大的数据量，传统存储介质的存储能力以及材料的消耗与信息存储需求间将会面临严重不平衡状态。人类工厂生产的可存储设备总存储容量与数据产生总量间差距越来越大，到2020年几乎达到两倍的差距。根据目前硅基存储的发展趋势推测，可用于信息存储的硅储量将在2040年被完全耗尽。因此，寻找硅基存储的替代物，开发高效稳定低成本的新型存储介质，实现低成本，高效稳定且长期的数据存储是目前信息时代社会发展亟待解决的关键问题之一。
2. 解决方案
DNA在近年来被认为是一种未来具有巨大应用前景的数字存储介质。首先，相比较于传统存储介质，在数据保存寿命和存储密度上都有着极大的优势。在自然界中，DNA长久以来作为是承载生物体遗传信息的主要物质，地球发现的最早古生物蓝细菌，DNA作为其遗传物质已经存在了几十亿年，且在极端条件下仍然可以保存。在存储密度方面，DNA数字存储理论上可以达到455 EB/克 （4.55 × 1011GB/克），大约 1018 bytes 或107 GB每mm3， 比传统存储介质提高了5-6个数量级。其次，在数据维护与备份成本方面，DNA数字存储所需要的占地，资源，能源均远远小于传统存储介质。
清华大学
2021-09-23
青海元石山镍铁矿综合回收利用
该技术针对元石山镍铁矿的具体特点，系统构建了低品位镍铁矿选择性还原焙烧/氨浸/镍选择性萃取/反萃的基础理论，开发的以煤作为热源和还原剂的两段回转窑选择性还原焙烧—氨浸—萃取/反萃生产精制硫酸镍—氨浸渣磁选回收铁的新技术体系，实现了尾渣零排放和镍、钴、铁的综合利用，于 2009 年建成并投产年处理 30 万吨矿石规模的冶炼厂。处理平均含镍 0.7%、钴 0.06%、铁 25%的铁质/硅质/镁质复杂混合矿，取得了镍、钴、铁综合回收率 72%、62%、65%，铁精矿含铁大于 55%，氨耗 8kg/t-矿的生产指标。该技术主要创新点为：①攻克并掌握了红土镍矿高效选择性还原/氨浸/萃取的关键共性技术难题并取得了优异指标；②开发了以煤作为热源和还原剂的选择性还原焙烧技术，实现低品位镍铁矿的经济利用；③完善了含镍氨浸液选择性萃取/反萃生产精制硫酸镍新技术，实现氨液的循环使用，大幅降低蒸氨处理的溶液量和蒸汽消耗量，产品附加值显著提升；④创新研制出了大型高效萃取设备和超声波脱油成套装置，大幅提高油水分离效率。
北京科技大学
2021-04-13
基于分子管理的石脑油资源优化利用
为提升石油资源高效利用的科技水平，从分子炼油出发，变“馏分管理的宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”为基于“分子管理的宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”的石脑油资源优化利用研究，以分子管理为策略，通过将石脑油中的正、异构烃分离，富含正构烷烃的脱附油作为乙烯裂解原料，富含非正构烃的吸余油作为催化重整原料或高辛烷值清洁汽油调和组分，乙烯收率和芳烃收率均可提高约十个百分点，汽油辛烷值可提高十五个单位左右，可以在宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油基础上进一步集成优化炼厂的石脑油资源，实现对石脑油资源的分子尺度管理。
华东理工大学
2021-04-13
低温余热冷热电综合利用系统
项目开发了低温余热冷热电综合利用系统。该系统选用高效热管作为热管余热锅炉的换热元件，将余热转变为0.8～0.2MPa的饱和蒸汽，然后饱和蒸汽通过膨胀发电机组直接进行膨胀发电，发完电的低压蒸汽再驱动废热溴化锂制冷机供冷供暖，实现低温余热冷热电综合应用。
低温余热冷热电综合利用回收系统的优点：①低温余热回收选用高效换热元件热管作为热管余热锅炉的换热方式，具有安全、可靠、传热效率高等优点；②低温余热锅炉产生的0.8-0.2MPa蒸汽可以直接膨胀发电，技术先进，方便可靠；③膨胀发电机组自动化自动化自动化程度高，操作方便，安全可靠，可以实现无人值守；④膨胀机发电后排放的蒸汽根据公司需要还可以进一步用于空调的供冷和供暖，真正实现余热的热电冷联供；⑤系统安全可靠，维护简单，操作方便，实现余热回收和冷热电联供相结合，创新思路，技术新颖。⑥系统运行按每年10月，设备投资一般两年可以收回成本。
南京工业大学
2021-01-12
稻米加工副产物综合利用
大米淀粉颗粒只有 2~8μm，是天然淀粉中最小的一种；大米蛋白是低过敏、高营养的优质植物蛋白，这两种产品都有非常广泛的应用需求。我国年产近 2 亿吨稻谷，经过加工后，大约产生 2000 万吨碎米，这部分碎米除了外形缺陷外，主要成分是淀粉与蛋白，和大米几乎一致，但价格却要低很多。 若将碎米综合利用制备成大米淀粉和大米蛋白，则可以大幅提高其附加值。
创新要点
①开发了米蛋白、米淀粉、功能性淀粉糖浆联产技术；
②研发了专用的湿法超微粉碎装备；
③研发了基于米淀粉与蛋白分离的高压微旋流分离装备；
④开发了米蛋白增溶改性技术；
⑤开发了米蛋白重金属与黄曲霉毒素消减技术；
⑥开发了功能性米蛋白肽制备技术；
⑦开发了可食用全脂米糠加工技术。
江南大学
2021-04-11
镍基高温合金组织结构超声智能评价方法
航空发动机机匣是一种复杂薄壁零件，其加工变形问题是我国航空发动机制造的关键技术瓶颈。机匣毛坯组织结构的均匀性是影响机匣加工变形的主要原因之一。镍基高温合金具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，是航空发动机机匣的主要原料。镍基高温合金铸、锻件组织结构的无损检测与定量评价是实现组织结构均匀性检测与评价的基础，有助于准确判断毛坯制造质量，表征制造工艺改进的有效性，降低机匣加工变形概率。
超声检测具有穿透能力强，灵敏度和分辨率高、可定位和定量检测等优点，在航空发动机大规格高温合金构件制造质量检测领域得到了广泛应用。超声检测信号特征值与材料组织结构变化、二次相或沉淀物的形成相关，具备有效评价镍基高温合金的组织结构的能力。现有镍基高温合金铸、锻件组织结构的超声检测以噪声波高为主要判据，指标简单、阈值设置严格、误判率高，无法适应不断改进的制造工艺。
组织结构超声定量评价技术的核心是确定微观组织特征参数与超声检测特征参数之间的定量关系模型，其本质是以模型待定系数为决策变量，以评价准确性为目标函数的优化问题。超声波在镍基高温合金中传播时，受到晶界、相界、孪晶等复杂组织结构的综合作用，若采用声速、衰减系数、非线性系数等单一超声检测参数对组织结构进行建模与评价，会因信息量的缺失而导致评价误差大；若增加检测参数规模，则会导致所对应优化问题的困难性大幅增加。
本研究以镍基高温合金组织结构定量评价为主要研究对象，围绕如何利用协同进化算法求解定量评价的大规模优化问题、以及如何同时利用多种微观组织特征参数对镍基高温合金进行综合表征展开研究。科研成果为航空发动机机匣镍基高温合金毛坯制造质量检测、评价、性能预测提供技术支持，为制造工艺改进提供数据支持，也可进一步推广至其它高温合金、钛合金等材料中。
南昌航空大学
2021-05-04
高温含尘废气治理技术及其装备的研发
本项目以高温含尘废气治理为目标，开展以高性能大规格壁流式蜂窝陶瓷为核心过滤元件的高温除尘装置的研究开发，得到了“十二五”国家科技支撑计划的支持。课题研究开发出室温至800℃平均热膨胀系数为≤1.6×10-6℃-1的超低热膨胀系数堇青石及堇青石基复合陶瓷材料；研究开发了具有自主知识产权的大规格高性能壁流式蜂窝陶瓷及其制备技术，形成了产业化中试技术，建立了中试生产线；计研发制造出以大规格壁流式蜂窝陶瓷为核心过滤元件的高温含尘烟气净化装备，烟气处理量为≥10000 m3/h，过滤后烟气粉尘浓度为≤15 mg/m3；申请发明专利7项、实用新型专利2项，发表学术论文5篇；制定大规格壁流式蜂窝陶瓷企业标准1项。课题研究成果能够很好的解决当前高温含尘废气排放超标与高温废气余热利用的关键技术难题。该课题已于2014年4月29日通过了中国轻工业联合会组织的验收，相关技术与性能指标达到国际同类产品先进水平。
景德镇陶瓷大学
2021-05-04
生物质低温气化高温熔融制取可燃气技术
目前国内外现有工业规模的生物质气化技术，普遍存在生物质气化效率低、燃气中焦油含量高等问题。燃气中焦油含既造成能源浪费，又易造成堵塞，加快设备损耗，气化岛整体使用寿命不长。己建成的工程利用率不高，大部分已停用，一定程度上影响了生物质气化集中供应，不利于进一步产业化。 为了解决目前存在的诸多问题，东南大学针对我国国情和农作物废弃物的特点，采用流化床低温气化+高温熔融气化制取焦油含量极低的中热值可燃气，目前已建成该工艺的日处理秸秆量7吨的成套示范工程，已稳定连续运行2000小时以上，获得了热值7MJ/Nm3的可燃气，可燃气中焦油含量小于1mg/Nm3，远小于人工煤气国家标准（GB/T 13612-2006）中焦油含量要求，生物质中碳元素转化率96.5%，能量综合利用效率90.7％，单位MJ的可燃气成本低于天然气。 本技术可广泛用于煤炉改造、粮食烘干，也可为居民提供可燃气，对加快和谐社会及新农村建设的步伐具有重要意义。 本技术已申请国家发明专利7件（授权5件），发表学术论文24篇，获国家科技支撑计划、江苏省重点研发项目支持。
东南大学
2021-04-11
生物质低温气化高温熔融制取可燃气技术
成果介绍目前国内外现有工业规模的生物质气化技术，普遍存在生物质气化效率低、燃气中焦油含量高等问题。燃气中焦油含既造成能源浪费，又易造成堵塞，加快设备损耗，气化岛整体使用寿命不长。己建成的工程利用率不高，大部分已停用，一定程度上影响了生物质气化集中供应，不利于进一步产业化。 为了解决目前存在的诸多问题，东南大学针对我国国情和农作物废弃物的特点，采用流化床低温气化+高温熔融气化制取焦油含量极低的中热值可燃气，目前已建成该工艺的日处理秸秆量7吨的成套示范工程，已稳定连续运行2000小时以上，获得了热值7MJ/Nm3的可燃气，可燃气中焦油含量小于1mg/Nm3，远小于人工煤气国家标准（GB/T 13612-2006）中焦油含量要求，生物质中碳元素转化率96.5[[[[[%]]]]]，能量综合利用效率90.7％，单位MJ的可燃气成本低于天然气。市场前景本技术可广泛用于煤炉改造、粮食烘干，也可为居民提供可燃气，对加快和谐社会及新农村建设的步伐具有重要意义。本技术已申请国家发明专利7件（授权5件），发表学术论文24篇，获国家科技支撑计划、江苏省重点研发项目支持。
东南大学
2021-04-11
耐磨损、耐高温TiC强化钢铁基材料
在冶金、机械、汽车和石油化工等行业中，许多设备和零部件都需要好的耐磨性能，如高速线材轧机的辊环和导向轮，化纤行业中的刀具，汽车及船舶汽缸套，各种阀门及矿山机械、农业机械、工程机械和运输机械中执行机构零件。 由于目前用于这些零部件的许多耐磨材料难以满足这些设备零部件的使用要求，有时甚至因为某些零部件的故障而导致整个系统的非计划停工，给企业的正常生产带来严重影响，并造成重大经济损失。基于上述技术需要，本实验室开发出多种性能好、成本低的耐磨损材料。这些材料的基体成分选择余地大，可替代高合金钢、耐磨铜合金等耐磨材料，用于冶金、机械、汽车和石油化工等工业产品和设备上的磨损件，以提高零件的使用寿命并降低其成本。 本项目获得过3项国家863自主，目前已完成全部生产性试验和用户中试。
东南大学
2021-04-10