中共中央、國務院1月8日上午在北京隆重舉行國家科學技術獎勵大會。黨和國家領導人出席大會并為榮獲國家最高科學技術獎、國家自然科學獎、國家技術發明獎、國家科技進步獎以及國際科學技術合作獎的科研人員頒獎。
其中,與LED相關的獎項有兩項。楊其長、魏靈玲等團隊完成的項目——“高光效低能耗LED智能植物工廠關鍵技術及系統集成”榮獲國家科技進步二等獎。另有一項照明相關項目“聚集誘導發光”榮獲2017年度國家自然科學一等獎,由唐本忠院士牽頭完成。
高光效低能耗LED智能植物工廠關鍵技術及系統集成
主要完成人
楊其長 魏靈玲 宋衛堂 周增產 劉文科
郭文忠 張國義 程瑞鋒 李 琨 李成宇
主要完成單位
中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所
中國農業大學
北京大學東莞光電研究院
北京農業智能裝備技術研究中心
北京中環易達設施園藝科技有限公司
北京京鵬環球科技股份有限公司
四川新力光源股份有限公司
部分證書
該項目所突破的關鍵技術包括:
先提出植物“光配方”概念并闡明其理論依據,創制出基于光配方的LED節能光源及其光環境調控技術。基于植物光合對不同光譜的響應特征,率先提出了植物“光配方”概念,構建了典型作物不同生育期的光配方優化參數。創制出基于光配方的紅光(660nm)與藍光(450nm)芯片組合式、藍光芯片與熒光粉激發式多光譜組合 (R/G/B/FR) LED節能光源;研發出基于植株發育特征的移動式LED光源及其光環境調控技術,顯著降低光源能耗。與熒光燈相比,節能率達62%以上。
首次提出植物工廠光-溫耦合節能調溫方法,發明了基于室外冷源與空調協同調溫的節能調控技術。基于夜晚室外空氣含有冷源、光期空調降溫能耗高的現實,首次提出將光期置于夜晚、引進室外自然冷源降溫的“光-溫耦合節能調溫”方法,發明了基于室外冷源與空調協同調溫的植物工廠節能環境調控技術裝備,顯著降低空調能耗。與傳統空調降溫相比,節能率達24.6-63.0%。
發明了UV-納米TiO2營養液協同處理技術和采收前短期連續光照提升蔬菜品質方法,研發了基于光-營養協同調控的蔬菜品質提升技術。發明了UV-納米TiO2協同處理營養液自毒物質的技術方法,首次提出采收前短期連續光照調控蔬菜品質新技術,探明了提升蔬菜品質的光環境優化參數及調控策略,降低葉菜硝酸鹽含量達30%以上,并顯著提高了Vc和可溶性糖含量。
研發出植物工廠光效、能效與營養品質提升的環境-營養多因子協同技術,集成創制出3個系列的智能LED植物工廠成套產品。探明了基于光配方、光-溫耦合與營養品質提升等多因子協同調控的邏輯控制策略及算法,研制出基于物聯網的植物工廠智能化管控技術,實現對植物工廠溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液EC、pH、DO等要素的在線檢測、遠端訪問、程序更新及網絡化智能管控。集成創制出3個系列的智能LED植物工廠成套技術產品:規模量產型、可移動型、家庭微型植物工廠。
聚集誘導發光
主要完成人
唐本忠 秦安軍 董宇平 李 振 孫景志
主要完成單位
香港科技大學
浙江大學
北京理工大學
唐本忠(圖片來源:大公網)
聚集誘導發光(aggregation-induced emission, AIE)項目制備了系列AIE分子體系,完善和豐富了AIE的理論,開發了AIE分子的高新技術應用。通過合理的分子設計,獲得了多個器件性能良好的藍光、深藍光的AIE分子,為高效藍光分子的設計提供了一條行之有效的途徑;實現了對CO2“點亮型”定量檢測以及鋁離子等金屬離子的痕量檢測;實現了對葡萄糖特異性檢測以及對特定細胞系的生長監控。
聚集誘導發光的發現及機理
AIE材料最顯著的優勢是其在聚集態下的高效發光。據唐本忠介紹,“聚集誘導發光”材料還從原理層面上扭轉了傳統有機發光材料發光猝滅(ACQ),即材料從單個分子上看是發光的,但是聚合在一起后亮度減弱甚至不發光的問題,實現了單個分子不發光,但是聚合在一起后發光。
唐本忠表示,除了制成可折疊手機屏幕外,“聚集誘導發光”技術可以像X光,CT一樣在醫療基本診斷,以及治療癌癥等多個方面發揮作用,前景廣闊,大有可為。根據資料介紹,經過16年的發展,AIE材料幾乎在眾多發光材料領域得到應用,如作為對刺激(pH、溫度、溶劑、壓力等)特異性響應與可逆性傳感的智能材料、可調諧折射率的液晶或偏振光材料、高效率的OLED顯示和照明材料、光波導材料、選擇性生化傳感材料、痕跡識別型材料以及在生物體系中的細胞器、病毒或細菌、血管成像材料等。其中,AIE熒光探針在細胞器特異成像和長效追蹤等領域的應用備受期待。