中国领先欧美的41项硬核科技

2021-7-13 11:43:03    点击：

来源：大数据实验室

大家喜欢总是拿中国跟全世界比。其实，中国已经不是那个低端制造大国，来了解一下吧。

一、华为的通讯设备 

世界上能由国产设备组成自主通信网络的国家只有中美两国。实际上，世界大约100多个国家都使用华为的通讯设备组成的网络。比如日本为例，日本的4G网络设备中，华为占据相当大的份额。日本的软银的4G设备基本都是采购自华为。华为公司在通讯技术方面，已经逐渐从追赶爱立信、思科，到和欧美齐头并进，到现在已经开始逐渐领先全球。 

二、超级钢技术

中国研成的超级钢技术上达到2200MPa并已经量产，优先满足军工需求。中国超级钢研制成功并规模化工业生产，主要是由北京科技大学罗海文教授团队研发完成。罗海文教授运用他在第三代汽车用锰钢时积累的经验，成功突破了超级钢研制难题。 对于特种钢，要么具有高屈服度，但延展性较弱，要么延展性优良，屈服度不强，也就是两者优点同时兼备十分很难。北京科技大学罗海文教授最终研制成功的超级管，不但具有高屈服度，而且又具有高延展性。《科学》期刊报导，中国研发出的新型特种钢，拥有2200Mpa的和16%的均匀延伸率，获得了极佳强度和延展性。 

若拿各种船只钢材强度来比，普通民用船只需要250Mpa超级钢、而军舰则需要300Mpa左右的超级钢，能起飞重型战斗机的大型航母则需要达到800Mpa以上，十分苛刻的潜艇要求最为严格，需要达到1100Mpa以上。因此，2200Mpa超级钢材达到了美俄潜艇钢的2倍。 为了验证中国生产的超级钢之真实性，美国麻省理学院科学家还专门对中国生产的超级钢作了材料先进性表征技术验证，验证结果，最终证实了中国生产的超级钢确实如罗海文教授发表在《科学》杂志上的论文所述。 中国的超级钢具有二大优点： 一是成本低。中国的超级钢是成分简单的中锰钢成分体系，其中，含有１０％锰、0.４７％碳、２％铝、０.７％钒，材料都是广泛使用的钢材料中常见的合金元素，没有通过大量使用昂贵的合金元素来提高强韧性； 二是容易规模化生产：超级钢是通过工业界广泛使用的加工工艺来制备，比如热轧、冷轧、热处理等常规工业制备工艺，不是采用那些难以规模化工业生产的特殊加工工艺来制备。因此，这种超级钢具备在钢铁企业进行百吨级规模工业化生产的潜力。由于锻制工艺上的提高，大幅提高了钢材的性能。对潜艇的意义非常大，因为同样质量下超级钢强度翻倍，则意味着下潜深度更深。 

三、超50%热效率柴油机
中国著名企业潍柴动力超级发布全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。达到50%热效率，其意义相当于犹如人类历史首次百米突破10秒。 所谓热效率，是衡量内燃机燃油利用效率的标准，热效率越高，燃油消耗越少，节能减排的效果就越显著。直时至今日，柴油机热效率已从26%提升到了46%。 潍柴的内燃机，不仅向全球发布首款本体热效率超过50%的柴油机，而且能够轻松满足国六/欧Ⅵ排放要求，并率先具备量产和商业化条件。重要的是柴油消耗大幅降低8%。

 潍柴的内燃机公司一直聚焦发动机核心技术、前沿技术，对柴油机热效率进行专项攻关，尤其开创了五大专有技术：协同燃烧技术、协调设计技术、排气能量分配技术、分区润滑技术、智能控制技术，解决了高效燃烧、低传热、高可靠性、低摩擦损耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界级难题，让柴油机本体热效率超过50%。 如果以世界上目前46%的行业平均热效率水平进行估算，热效率提升至50%，柴油消耗将降低8%，二氧化碳排放将会减少8%，若按照国内目前重型柴油机市场保有量700万台测算，假如全部替换为50%热效率的柴油机，每年可节约燃油约3332万吨，减少二氧化碳排放10495万吨，无疑为解决能源短缺和全球气候变暖问题做出十分重大贡献。 全球权威内燃机研发机构德国FEV首席执行官史蒂芬·皮辛格曾经认为，对于运输行业来说，满足50%热效率柴油机的推出，预示着行业向低成本、高效益和环境友好又向前迈出一大步。 中国的潍柴集团建立全球唯一、年产销百万台发动机的研发制造基地，成功研制全球首款重型商用车动力总成，支撑着中国自主品牌重型商用车达到世界领先的竞争优势。值得一提的是，潍柴集团还把控了全球高端液压、高功率密度发动机、燃料电池、高端电机控制等核心技术。 

四、中国的稀土分离加工技术及专利双第一

中国稀土专利第一：数据来自对国际稀土专利的详尽国别检索。时间范围从提交第一项专利申请开始到2018年8月最后一次提交为止。 1983年，中国首次提交国际稀土专利申请，在14年之后，中国的相关专利申请量就超过美国以及其他所有国家。截至2018年8月，中国稀土专利申请量累积比美国多出2.3万件。 从2011年以来，中国每年的稀土专利申请量都超过全球其他国家的总和。到2021年初，中国累积的稀土专利数量将超过世界其他国家的总和。值得一提的是，中国公司可以通过专利诉讼和专利封锁等法律策略来废除现有的非中国专利。相对于世界其他国家，中国的专利申请还在提速，特别是从2011年到2018年增加250％。 

中国是稀土加工技术强国。是全球唯一一个有稀土精炼能力的国家。 1）中国化学科学家徐光宪建立了独立自主创新的串级萃取理论，并且推导出100多个公式，成功设计出套工艺流程，实现了稀土的回流串级萃取技术。采用徐光宪的科研成果生产的单一高纯稀土大量出口，中国实现了由稀土资源大国向稀土生产加工大国质的转变。中国出口的已不是稀土，是加工过的高纯度稀土。 中国在2006年生产的单一高纯度稀土已占全球产量的九成以上，彻底打破美、法、日等国家对国际稀土市场的垄断格局。由此，徐光宪被称作“稀土界的袁隆平”。 2）孙晓琦团队研发出新型清洁高效分离术：孙晓琦团队开拓新型萃取体系，推动清洁高性能稀土分离技术的研发，率先开发新型清洁高效“分离术”。同传统分离技术相比，这一新型分离技术的特征是萃取过程不使用有机溶剂，萃取—沉淀剂能够反萃及循环使用，具有无工业废水产生、低成本等优势；且安全性好，萃取—沉淀速率快，所得到的稀土沉淀富集物尺寸可增大几十倍以上，大大提高了稀土分离提纯效率，具备良好的工业应用前景。孙晓琦团队其创新性工作分别在《美国化学工程师学会会志》《美国化学会可持续化学与工程》《绿色化学》等全球期刊上发表，并入选英国化学工程师学会全球奖、中国化工学会侯德榜化工科学技术奖、中国稀土学会杰出工程师奖。 美国稀土专家詹姆斯认为：全球只有中国具备精炼能力。事实上，中国以外所有的稀土矿场都将精矿或高价值氧化物运往中国，加工成稀土金属、合金、磁铁和其他高价值材料。在稀土分离萃取技术上，中国拥有其他国家无法相比的优势。 中国的稀土分离纯度早已超过99.9999%。有人问：为何美国有稀土矿却做不起来？主要是因为技术掌握在中国人手上。美国重新建设稀土产业链至少需要花费大约10年左右时间。 

五、中国的光纤技术
中国长飞公司光纤世界第一，光纤及预制棒双双位居世界第一，光缆位居全球第二；长飞光纤光缆有限公司创建于1988年5月。武汉长飞是中国光纤光缆生产企业的龙头老大，全世界生产总量排行第2名。长飞公司由邮电部、武汉市与荷兰飞利浦公司于1988年共同创建，92年注册资本3600万荷兰盾（相当于人民币1.8亿元），现与荷兰德拉克公司共同经营管理，是当今中国产品规格最齐全、生产技术最先进、生产规模最大的光纤光缆专业制造和研究开发的企业公司。

亨通光电，是世界光纤光缆三强，亨通占据中国国内光纤通信市场份额25%、全球市场份额的15%。 早在2013年，中国和美国都有17%的消费者能够接入光纤网络，而到了2019年，中国光纤的渗透率大幅跃升至86%（来自工信部发布的数据显示，光纤接入用户占比达到92%）。而美国这个数据仅为25%。中国自2013年以来，光纤部署速度一直在稳步加快增长。时至2019年，拥有86%以上的宽带用户是光纤接入，而96%以上的行政村均覆盖光纤（根据工信部发布的数据，光纤接入用户占比达到92%；98%以上行政村覆盖光纤）。 美国与中国相比差距巨大的原因是什么？ 一是缺乏竞争，由于大规模建设光纤网络往往成本极高，尤其是在人口较小的地区，运营商通常不愿花重金铺设光纤；二是宽带普查不充分，从而导致政策制定者和市政当局减少资金投入；三是效率低下的国家资助项目，虽然美国政府每年为消除数字鸿沟投入数亿美元的资金，但资金分配并不理想；四是缺乏常识性的国家级基础设施政策，比如很多项目重复施工在导致成本增加的同时，同时降低了网络覆盖的速度。 中国与美国完全不同，因为构成中国互联网“骨干”的所有接入点都是国有的，对基础设施的完全控制使得拥有便捷的部署过程及直接投入。 美国事实上有巨大的机会来扩大其光纤覆盖范围，并为创新应用提供良好的前景，而这些好处在于；因为光纤连接还可以帮助缩小美国农村地区的数字鸿沟，并且提高农业产量，可以刺激地方和区域经济。 

六、中国的舰艇全电推进系统（中压直流输电技术）、电磁弹射及电磁炮技术

有人曾美誉马伟明堪比“当代钱学森”、“中国电磁弹射之父”，因为他和他的团队成功研发试验出成熟的航母全电推进系统、电磁弹射技术、并将大量安装在各种舰艇之上。让中国在舰艇发动机领域实现革命性进步，领先美日等发达国家。 美军之前公开的海军战舰技术路线图，明确将以中压直流输电技术为未来研发方向。马伟明院士豪言称“领先就领先美国”。 马伟明，是清华大学并获博士学位。海军专业技术少将军衔，专业技术一级，动力与电气工程专家，中国工程院院士，海军工程大学教授、博士生导师，海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室主任 。马海明的突出贡献：一是创建并发展了十二相发电机供电系统的基础理论体系，攻克了系统中稳定性预测、固有振荡抑制、复合故障诊断、短路保护等国内外长期未解决的关键技术难题，研制出具有国际领先水平的十二相发电机整流供电系统;二是提出了M相/N相双绕组电力集成新原理，研制出交直流双绕组电力集成供电系统，为国际首创;三是研制成功具有世界先进水平的潜艇AIP发供电系统; 四是在独立电力系统电磁传导干扰预测理论和抑制技术上取得重大突破。 

曾经有俄专家称：在中压直流输电技术上，中国领先不止10年。 马伟明教授研发的舰载电力系统，是中国舰船使用的中压直流综合电力系统，这一系统早在几年前中国就已经研制成功并加以使用，重要的是，马伟明教授研发出这一系统领先美国十多年，现在美国仍然还没有这一系统。目前美国以及西方国家使用的中压交流技术，唯一看见的应用这一系统的是美国“朱姆沃尔特”级驱逐舰和英国45型驱逐舰。但在实战中，或在日常训练中都难以形成战力。 美国在战舰规划中要以中压直流综合电力系统作为重点发展方向，其中还拟定列装时间为2030年，美国的规划充分证明美国将要走马伟明的路线。并且这一技术，中国已经成功的运用在电磁炮的电力系统上，成功突破20兆瓦舰载发电机组，因此，就舰载电磁炮技术而言，中国已全球领先。 

七、中国的激光技术

激光包括战略性激光武器(反卫星用)、战术性激光武器(防空、空战及陆战用)等两种。战略性激光系统有神光1/2/3 。战术性激光武器，中国已经实现小型化，据美国《大众科学》杂志网站报道，“低空卫士II”和“沉默猎手”激光拦截系统是目前世界上最为强大的激光武器之一。 “低空卫士II”系统是安装在激光炮塔上的一种更强大的移动式激光武器，不仅可以击落无人机，还能防御迫击炮和火箭弹袭击。该系统由中国物理工程研究院和久远高新技术装备公司组建的合资企业研制，由保利科技公司负责销售。其前期型号“低空卫士I”于2014年首次亮相。后者通过使用电子传感器来瞄准无人机。其打击范围翻了一番，达到4千米，最大输出功率增加300%，达到30千瓦。 美《大众科学》认为：中国的激光技术目前已达到足够的紧凑水平，能够将一部功率高达30千瓦的激光器安装到一辆轻型四轮卡车上。该系统能够以15至50千瓦功率的激光攻击无人机、小型舰艇和直升机。 “低空卫士II”激光拦截系统拥有一个可移动的穹顶状保护罩，能够在非战斗状态下保护该系统的光电摄像头和有源器件，同时也有利于在运输过程中对激光炮进行伪装。“低空卫士II”可被安装到中型卡车或者6x6装甲运兵车上。在测试中成功击落30多架无人机，实现百分之百的击落率，而美国的同类系统还在试验阶段。 

八、中国核电站压力容器的C形密封件技术

核电站压力容器是核电站核心关键部件之一，而密封件则是防止外泄的关键部件。 

中国核电站压力容器已经实现全国产化,其中C形密封件由中国最大的静密封生产公司之一的浙江天生密封件公司设计制造，价格30万左右，美国的价格超过300万人民币。中国国内秦山，红河等核电站都已实现应用。 在世界上，C形密封件目前只有中国和美国能制造，尽管法国和日本都是全球核电强国，但是密封件却不能实现自主生产，需要从美国购买昂贵的密封件，因此，在成本上根本无法和中国核电进行竞争。 中国的C形密封件研发出来且成功应用之后，美国300万的密封件几乎将要退出市场。比如日本核电很多部件都需要从欧美进口。 

九、中国的新一代永磁电机和潜艇AIP发动机技术

中国第一台拥有完全自主知识产权的艇用永磁推进电机动车成功 。永磁电机，能够有效降低潜艇噪音、并具备功率密度大、结构简单，运行可靠等优点。值得一提的是，中国船舶重工集团公司第七一一研究所历时近10年，研制成功拥有完全自主知识产权的新型AIP发动机，中国的AIP发动机与国外最先进的同类产品相比，功率大幅提高了117%，属于全球首创，现已列入国家下一代舰船的应用计划。


十、中国的高铁技术
中国高铁闻名天下，其中复兴号高铁已实现350公里/小时，时速超过日德法（美国目前无高铁技术）。

 复兴号动车组列车，是中国标准动车组的中文命名，由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的动车组列车，是目前世界上运营时速最高的高铁列车。 复兴号”曾经进行了60万公里考核，比欧洲标准还多了20万公里。最终，整车性能指标实现较大提升，“复兴号”的设计寿命达到了30年，而“和谐号”是20年。 复兴号列车阻力比既有CRH380系列大幅降低7.5%－12.3%，列车在350公里时速下运行，人均百公里能耗下降17%左右。列车的高度从3700毫米增高到了4050毫米。而且车厢内实现了WiFi网络全覆盖。 复兴号设置了智能化感知系统，且具有强大的安全监测系统，全车部署了2500余项监测点，比以往监测点最多的车型还多出约500个，能够对走行部状态、轴承温度、冷却系统温度、制动系统状态、客室环境进行全方位实时监测。它可以采集各种车辆状态信息1500余项，为全方位、多维度故障诊断、维修提供支持。

十一、中国的电动汽车电池

比亚迪早在2015年超过美国的特斯拉（销出42091辆第三），日产电动（44533辆第二）以销出50979辆的成绩夺得第一。 中国的电池研发，已处于全球第一集团。中国已实现电动车电池技术突破；比如镍碳超级电容电池：其续航里程达300公里。比如天津未来科技城研发的充放电次数可达5000次以上、一次充电即可满足续航里程为300公里需求的高能镍碳超级电容电池。 值得一提的，高能镍碳超级电容电池曾是中科泰能科技发展有限公司的新能源专利项目，该新型电池在电动汽车用动力电源选择上实现重大突破，攻克及突破了一般电动汽车安全性差、充电时间长等技术壁垒。 高能镍碳超级电容电池具有高功率充放电特性，可以采用大电流15至20分钟快充模式，满足公交车线路循环发车的运营需要;若运用在纯电动公交车上，一次充满电可以满足每天行驶200至300公里的能量需求; 电池循环使用寿命长，充放电次数可达5000次以上，可满足纯电动公交车8年或45万公里以上需求，电池长期使用成本低。该电池的节能环保效果好，电池采用稀土和镍为主要材料，在生产和使用中不产生污染，电池使用完全可以全部回收再次利用。 

十二、中国的造岛神器——“天鲲号”

中国自主设计制造的6600kW绞刀功率重型自航绞吸船“天鲲号”在江苏启东下水。由于“天鲲号”具有吨位大、爪牙锋利、挖掘和传输效率高，在以后的造岛工程中，将大有用武之地。正是因为“造岛神器”的工作效率异常惊人。在2017年5月，我们正式发布公告：为维护国家安全，对大型挖泥船实施出口管制，未经许可任何单位和个人不得对外出口。“天鲲号”是由中国自主设计、制造的。

十三、中国的煤制油技术——单向阀

中国的煤制油技术位居于世界绝对领先地位。煤制油技术系统中有一个小部件：单向阀。全球之前只有德国一家公司生产，德国公司获取了极高利润，这个小小的阀门，价格竟然高达180万人民币，而寿命最长却只有3个小时。折旧费用平均一分钟达一万元。值得一提的是，中国湖南西迪技术公司研发出单向阀后，价格只有20万人民币，而寿命有1年多，最终这家德国公司已彻底退出竞争。因此，世界其他任何国家想搞煤变油技术，若不购买中国的装备，根本无法和中国竞争。 

十四、中国的飞机刹车技术

全世界起飞重量最大的飞机为乌克兰的安-225超重型运输机，这款飞机的最大起飞重量为640吨，能够搭载超过250吨货物。波音737和空客320这种典型的单通道客机，起飞最大重量大概在50-80吨的范围；而波音747这样的四发双通道宽体客机，起飞最大重量在300-400吨，尤其是空客380这样的超大型客机能有500吨以上。因此，飞机的重量不但非常重，而且落地时速高达几百公里，无疑飞机刹车技术十分关键。 

中国在全球第一个完成了碳陶刹车盘，并且已经应用了军用飞机的7个机型上，这项技术是源自2004年的国家科技发明一等奖的陶瓷基复合材料制备技术。 值得一提的是，由中国西北工业大学与中航工业西安航空制动科技有限公司联合研制的碳陶刹车盘产品，已成批量装备部队7个飞机机型，让我国成为全球第一个率先使用碳陶刹车盘的国家，标志着中国飞机刹车技术跻身于世界领先水平。 飞机碳陶刹车技术是在上世纪90年代在世界刚兴起，发达国家均投入巨资大力研制，但最终收效甚微。该产品的研制。2004年，西北工业大学国家科技发明一等奖的陶瓷基复合材料制备技术与我国飞机碳刹车核心企业的西安制动联手。经过12年的刻苦攻关，经过上万次的台架试验，突破了三大关键技术，并且形成了5个重大技术发明点，获得了19项国家授权发明专利，在国内属首创。 碳陶刹车盘与上一代刹车盘相比，静摩擦系数提高1—2倍，湿态摩擦性能衰减降低60%以上，磨损率降低50%以上，使用寿命提高1—2倍。生产周期降低2/3，生产成本降低1/3，能耗降低2/3，性价比提高2—3倍。价格也仅相当于国外同类产品的50%—60%，是全球唯一能在1500℃高温环境下，各项物理性能不发生衰减的材料。推广应用后，每年可为我国民航客机节约成本3亿元左右。 刹车盘已应用在我国的民航客机，比如我国民航客机目前主要是三个型号，新舟60，ARJ21和首飞的C919。其中ARJ21在2017年2月已经成功的在成都航空公司飞行5000小时。

十五、治疗帕金森的脑起搏器

中国自主研发的清华脑起搏器，打破了美国公司在神经调控产品领域的独家垄断历史，为帕金森、癫痫等功能神经疾病患者提供先进的治疗方法。 清华大学2014年曾经与北京品驰公司、北京天坛医院联合研制的清华脑起搏器，不仅打破了美国公司垄断、而且让中国成为世界上第二个掌握该技术的国家，且凭借质优价廉赢得医生及患者的信任，一年多时间就推广应用到全国40余家三甲医院，开展临床手术1000多例次。脑起搏器，全世界只有美国美敦力和中国品驰科技两家能造，但品驰的产品无疑更受市场欢迎，根据统计，到2016年，全国治疗帕金森手术，使用品驰脑起搏器的一年超过2000例，使用美敦力的一年只有1000例多点，且品驰的增长速度远快于美敦力。品驰科技已快速对美国产品产生替代。 欧洲及日本依然没有掌握植入脑部的电机设备技术，因此，做手术需要从中国和美国买。不仅如此，曾经依托清华智力资源的品驰公司还在研发治疗癫痫，老年痴呆这些疾病的植入设备治疗技术。 

十六、基因测序仪

基因测序仪又称DNA测序仪，是测定DNA片段的碱基顺序、种类和定量的仪器。由于测序是全球蓬勃发展的大产业，作为核心装备的基因测序仪，一台价格高达数百万人民币，其设计制造目前只有美国，中国，瑞士三个国家掌握，其中美国仅有的两家测序仪供应商Illumina和生命科技，illumina一度成为美国的大牛股，因为在过去十年时间里股价上涨了200倍，被评为全球最聪明的公司，排名甚至在特斯拉之前。中国国内目前有6款国产基因测序仪，尤其是深圳华因康和华大基因都相当不错。 值得一提的是，国产的测序仪的价格是国外同类产品的一半，试剂耗材则只有国外同类产品的三分之一。尤其是日本德国法国英国这些国家，基因测序仪设备依然需要进口。 

十七、特高压电网

中国在特高压输电之高端制造领域领先世界，在世界上已处于领先水平，我国不仅仅是特高压输电大国，更是连欧美发达国家都承认的强国。更值得一提的是，中国是全球唯一掌握特高压技术的国家，中国特高压技术标准也是全球唯一的技术标准。 中国在全球率先建立了完整的特高压交直流、智能电网技术标准体系，主导制定国际标准39项，标准建设成效显著。截至2017年3月，中国提交并立项的ISO/IEC标准接近600项，主导编制39项国际标准。中国主导制定的特高压、新能源接入等国际标准成为全球相关工程建设的重要规范。 输电电压一般分为高压、超高压和特高压。国际上，高压通常指35—220千伏的电压，超高压则指330千伏及以上、1000千伏以下的电压，而特高压则是1000千伏及以上的电压。具体而言，特高压输电技术又分为特高压交流输电（不小于1000千伏）和特高压直流输电（不小于±800千伏），其中特高压直流输电以其更适合长距离点对点输电成为各国竞相发展的前沿技术。