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2017年度国家科学技术奖揭晓:LED智能植物工厂技术助力“中国力量”

2018-01-10 09:22 来源:高工LED 关注度:5529次 字体:   原创申明 投稿
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1月8日上午,国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。大会现场,荣获国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖以及国际科学技术合作奖的科研人员一一接受嘉奖。

  1月8日上午,国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。大会现场,荣获国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖以及国际科学技术合作奖的科研人员一一接受嘉奖。

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  经过学科专业评审组、评审委员会和奖励委员会三级评审,2017年度国家科学技术奖共评选出271个项目和9名科技专家。其中,国家最高科学技术奖2人;国家自然科学奖35项,其中一等奖2项、二等奖33项;国家技术发明奖66项,其中一等奖4项、二等奖62项;国家科学技术进步奖170项,其中特等奖3项、一等奖21项(含创新团队3项)、二等奖146项;授予7名外籍科技专家中华人民共和国国际科学技术合作奖。

  其中,与LED相关的奖项有两项。杨其长、魏灵玲等团队完成的项目--“高光效低能耗LED智能植物工厂关键技术及系统集成”荣获国家科技进步二等奖。另外,由唐本忠院士牵头完成的“聚集诱导发光”项目荣获2017年度国家自然科学一等奖。

  高光效低能耗LED智能植物工厂关键技术及系统集成

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  据了解,该项目所突破的关键技术包括:

  基于植物光合对不同光谱的响应特征,率先提出了植物“光配方”概念,构建了典型作物不同生育期的光配方优化参数。创制出基于光配方的红光(660nm)与蓝光(450nm)芯片组合式、蓝光芯片与荧光粉激发式多光谱组合 (R/G/B/FR) LED节能光源;研发出基于植株发育特征的移动式LED光源及其光环境调控技术,显着降低光源能耗。与荧光灯相比,节能率达62%以上。

  同时,首次提出植物工厂光-温耦合节能调温方法,发明了基于室外冷源与空调协同调温的节能调控技术。基于夜晚室外空气含有冷源、光期空调降温能耗高的现实,首次提出将光期置于夜晚、引进室外自然冷源降温的“光-温耦合节能调温”方法,发明了基于室外冷源与空调协同调温的植物工厂节能环境调控技术装备,显着降低空调能耗。与传统空调降温相比,节能率达24.6-63.0%。

  发明了UV-纳米TiO2营养液协同处理技术和采收前短期连续光照提升蔬菜品质方法,研发了基于光-营养协同调控的蔬菜品质提升技术。发明了UV-纳米TiO2协同处理营养液自毒物质的技术方法,首次提出采收前短期连续光照调控蔬菜品质新技术,探明了提升蔬菜品质的光环境优化参数及调控策略,降低叶菜硝酸盐含量达30%以上,并显着提高了Vc和可溶性糖含量。

  研发出植物工厂光效、能效与营养品质提升的环境-营养多因子协同技术,集成创制出3个系列的智能LED植物工厂成套产品。探明了基于光配方、光-温耦合与营养品质提升等多因子协同调控的逻辑控制策略及算法,研制出基于物联网的植物工厂智能化管控技术,实现对植物工厂温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液EC、pH、DO等要素的在线检测、远端访问、程序更新及网络化智能管控。集成创制出3个系列的智能LED植物工厂成套技术产品:规模量产型、可移动型、家庭微型植物工厂。

  画外音:目前,中国植物照明工厂发展非常快,相比于日本、中国台北、美国,以及荷兰等植物工厂的研究和生产实践等都较久的国家和地区,中国作为后起之秀是真正从产业角度来做相关的研究,并且从植物生长质量和广泛度来讲,中国都远超其他国家。如今,“高光效低能耗LED智能植物工厂关键技术及系统集成” 荣获国家科技进步二等奖,或将中国LED植物照明技术助推到新的高度。

  聚集诱导发光

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  唐本忠

  聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)项目制备了系列AIE分子体系,完善和丰富了AIE的理论,开发了AIE分子的高新技术应用。通过合理的分子设计,获得了多个器件性能良好的蓝光、深蓝光的AIE分子,为高效蓝光分子的设计提供了一条行之有效的途径;实现了对CO2“点亮型”定量检测以及铝离子等金属离子的痕量检测;实现了对葡萄糖特异性检测以及对特定细胞系的生长监控。

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  聚集诱导发光的发现及机理

  AIE材料最显着的优势是其在聚集态下的高效发光。据唐本忠介绍,“聚集诱导发光”材料还从原理层面上扭转了传统有机发光材料发光猝灭(ACQ),即材料从单个分子上看是发光的,但是聚合在一起后亮度减弱甚至不发光的问题,实现了单个分子不发光,但是聚合在一起后发光。

  唐本忠表示,除了制成可折叠手机屏幕外,“聚集诱导发光”技术可以像X光,CT一样在医疗基本诊断,以及治疗癌症等多个方面发挥作用,前景广阔,大有可为。

  根据资料介绍,经过16年的发展,AIE材料几乎在众多发光材料领域得到应用,如作为对刺激(pH、温度、溶剂、压力等)特异性响应与可逆性传感的智能材料、可调谐折射率的液晶或偏振光材料、高效率的OLED显示和照明材料、光波导材料、选择性生化传感材料、痕迹识别型材料以及在生物体系中的细胞器、病毒或细菌、血管成像材料等。其中,AIE荧光探针在细胞器特异成像和长效追踪等领域的应用备受期待。

  画外音:目前,世界上60多个国家和地区的1100多个单位的科学家在从事AIE相关研究。AIE领域发表的论文数和引用数均呈指数增长,仅2017年发表论文就超过1200篇,引文数超过36000次。国内外已经出版了多期AIE专刊并已多次召开AIE专题会议,AIE更已被纳入国内外本科生实验教学。

  “聚集诱导发光”项目荣获2017年度国家自然科学一等奖将助推将AIE打造成一个中国科学家的品牌,相信未来也将有更多创新成果涌现,必将越聚集,越发光。


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