日本工业科技的最新动向_新能源新材料论文

日本工业科技的最新动向_新能源新材料论文

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(译审 陶建明)

就产业科学技术研究开发的经济环境而言,日本正面临着涉及短期景气循环不停顿的结构性变革。

也就是说,在原来支撑日本经济发展的现有产业领域中,一方面市场正在走向成熟;另一方面新型产业作为打破经济封闭状态,以求进一步发展的产业,却处在落后的处境之中。因此,人们认为日本的经济社会制度本身,似乎已不能适应近年来的发展形势。

从国际上讲,目前是后冷战时代,人们已进一步认识到经济实力是国力的源泉。产业科学技术作为加强产业竞争的一种手段,人们对其寄予很大的希望;因此,世界各国都从政策上支持加强产业科学技术,特别是处在竞争前阶段的科学技术。由此,日本产业技术审议会综合部研究开发方针委员会,就新材料,生物技术;电子、信息、通信技术;机械、航空、宇宙技术;医疗、福利器械技术;人类、社会、生活技术;资源技术;能源、环境技术;基础技术等九大技术领域,提出了日本应采取的方针政策。

一、新材料技术领域

新材料技术的目的在于创造构成各技术领域基础的材料,以新材料技术的研究开发成果为基础,制成实用化材料,并以此支持各技术领域中的研究开发。

新材料技术领域包含广泛而多方面的内容。其研究开发成果与实用化材料密切相关,利用这些材料,虽然能形成新的产业,但要实现这一目标,则必须要优先开展将来有可能对社会、产业作出重大贡献的研究开发。

大多数研究人员经常把创造新型材料作为将来的重要的研究开发项目。然而从民间企业的立场来看,政府应支持企业为维持产业的发展,把尽快实现实用化材料作为研究开发对象。为了长期搞活日本产业,继续从事基础性新材料技术研究开发具有重大的意义。这种开发有助于发现新型材料——下一代产业基础。对于这样的课题,日本应以国家为主体,而企业也不应受经济状况的限制,加大对基础性新材料的研究开发投入。

新材料技术的研究开发不应只是单纯地发现新物质,制造能使用的材料,而且还应包括将研究开发成果转化为实用化的过程。新材料的开发应对将来产业的形成与发展产生重大的影响。由此可见,日本应从工业技术院各研究所的基础性研究开发出发,把通商产业省的新材料技术研究开发转向集产官学技术实力的研究开发。工业技术院的研究所正在对产业技术进行各种各样的研究,它们具有产生新材料种子的能力。另一方面,产业界应明确对材料的要求,从战略上讲,这种要求对今后开发实用设备是必不可少的。通过这两者的结合,便能获得制造于人民生活有益的设备、装置、日用品所不可缺少的材料。

基础性新材料技术今后的重点研究开发领域除有机材料、无机材料、金属材料外,还应包括“生物工程材料。按照未来社会的预想,新材料技术的研究开发应考虑以下几个方面

①有助于保护地球环境

有助于保护地球环境的材料分为直接和间接两种:前者包括维持和改善大气和水质的高效能量转换材料、能减少和排除污染物质的耐高温吸附性材料、高功能催化材料,化学物质刺激反应型材料;后者包括易降解型高分子材料、生化降解型材料、易回收型金属材料等。

②有利高度信息化社会的建立

信息化社会将会进一步向前发展。为了维持这种发展势头,就需要进一步开发高度信息处理技术及其相关设备的技术。其中之一是光技术的高速信息处理系统。这其中涉及可进行高速光开关的材料、可利用光进行信息写入和读出的材料等等。此外,还有生物材料,这种材料能在生物体内,以低能量传递信息,能在有限的容量内进行大容量信息处理等。

③有助于老龄化社会

在医疗和保健领域中,包含着许多必不可少的材料,特别是在人体中可直接使用人工皮肤、人工血管、人工关节;在医疗器械方面,有应用人体功能的生物材料,具有人体适合性的人工合成材料等。在医药品方面,还有能识别病灶的微量化学物质,并对其作出刺激性反应的材料等。

特别值得一提的还有超导材料。目前在日本,通商产业省的现行计划中,有超导材料和元件计划、超导发电机计划即新阳光计划、超导贮电系统计划以及人体磁性计量系统计划。这些计划在高温超导的材料开发和低温超导的应用技术开发方面居领先地位。

二、生物技术领域

生物技术是阐明生命现象,并对这种现象加以利用的技术群。

日本在1987年提出了人类新领域研究计划,从1990年开始资助以①阐明脑功能及②利用分子论方法阐明人体功能为对象的研究,并在国际上得到了很高的评价。

进入80年代以来,日本开始着手研究开发基因工程这一关键技术,以追赶欧美各国。继而在蛋白质工程、糖质工程等的研究开发方面,也在付出巨大努力,以期与欧美各国并驾齐驱。

从今后国内外的研究开发动向看,世界各国将继续开展尖端的基础研究,并通过探索、阐明大量的生命现象,开拓出新的研究领域。日本也应积极地推进尖端的基础研究,以期对世界有所贡献。

在应用方面,应继续努力在发酵工业、医药品、农业等现有领域中利用过去积累的技术,另一方面,仍需继续努力利用这种积累开拓新产品,培育新型产业。在加强研究基础设施方面,世界对日本寄予很大的希望。面对这种现实,已进入先进行列的日本,产官学应根据自己的特点进一步推进基础、应用、开发各阶段的研究开发,同时也应努力加强研究基础设施的建设。

通商产业省下属各研究所应发挥桥梁作用,即把研究机关基础研究中的种子和消费者、产业界的需要结合起来,把学术界的可能和工业界的需要结合起来。此外,通商产业省还应开展以下几项工作:

①应在工业技术院的研究所中开展基础研究,并普及其研究成果;

②根据基础研究成果,推动产官学的合作,建设基础设施,将基础研究发展成为应用研究;

③促进企业的应用开发研究。

三、电子、信息、通信技术领域

电子信息通信领域中的各项技术不仅有助于电子、信息、通信产业的发展,而且还是汽车、航空、宇宙、电子、化学、医学、保健等所有领域的基础技术。因此,这些技术的发展是创造新型产业和扩大就业范围的巨大原动力,在社会走向高度信息化的过程中,这个领域将发挥越来越重要的作用。

在21世纪,为了实现高度信息化社会,在电子信息通信领域中,日本应积极地开展研究开发工作。

在电子技术领域中,要继续研究开发高度集成化、低能耗、高速动作的技术,以适应高度信息化社会中信息处理量的大量增加。为此一方面要提高原来的器件技术;另一方面要突破原有的方法的极限,开展基础性、独创性、先进的研究开发。

信息通信技术是构成高度信息化社会的核心,在这一领域中,不仅要提高硬件的性能,而且还应该开发能满足用户需求的软件。仅采用以往的软件技术则难于实现上述目标,因此应根据革新的独创性构思开发软件。

在电子技术领域中,首先要研究开发能逐一观察操作原子、分子的技术;要阐明在极短时间内的物理现象;要开发闸明空间极限和时间极限的基础性研究开发。要根据与以往不同的构思开发器件;要开发利用高温超导体、光功能材料等新材料的器件;要开展能跨越高集成化、能耗、动作速度等极限的基础性、独创性的研究开发。特别是要建立在新功能电子材料、元件开发中有可能产生突破的新的加工技术体系;要开展有助于产业界得到新发展的基础性研究开发。

在信息通信技术领域中,要对操作系统,计算机语言、网络、结构体系技术进行基础性研究开发,而且还要对需要时间长、投资大的基础性软件技术进行技术开发;在进行这种研究开发时,需要有不同于以往的独特的设想。根据这种观点,可用不同于以往的方法进行信息处理。要研究开发新的独创性信息处理技术,这种技术能从工程上模仿“大脑”的机制,理解“大脑”的信息处理、信息变换功能,并在信息系统中加以应用。

日本还应率先对信息保密技术,防犯信息技术等进行研究开发。

通商产业省下属电子技术综合研究所应通过先导性研究开发,对电子信息通信领域的基础建设作出贡献,并在推进各种计划中发挥核心作用。

四、机械、航空、宇宙技术领域

机械技术

机械技术是包括生产手段、运输手段、结构件形状手段在内的范围极广泛的技术领域,是与所有产业、科学技术领域有着密切关系的重要的基础技术。

从今后的研究开发方向看,在系统化方面,机械的分散管理将会取得进一步发展,通过人工智能技术和械械的微型化技术,机械技术将向可进行协调作用的自律型分散管理方向发展。

在设计方面,计算机的高速处理、AI技术、VR(可视现实感)技术、并行设计将会变成现实。为此应开展广泛的研究开发。

在计测控制方面,学习逻辑的算法和知识理论的算法的开发将会取得进展,智能控制不仅将成为可能,而且将会在上述自律型分散控制中得到采用。

在加工技术方面,化学加工、电子束加工将会取得进展,微米级加工将会成为可能,此外,还应研究量子加工法,分子原子级加工技术不久也将问世。

纵观机械技术领域的研究开发方向,今后的主要潮流是实现智能化和微米级加工,研究人员应把握住这一方向。

航空技术

航空技术领域大致分为机体、发动机及其有关零件。

从研究开发动向看,在飞机领域中,以系统集成技术最为重要。目前在日本还没有机体、发动机被投放市场,可见日本在该领域中并未开展足够的研究开发,今后应将这方面研究作为研究开发的重点。

就机体而言,例如在空气阻力领域中,为了减少空气摩擦,应研究开发能平滑机翼表面气流的层流翼。

在发动机领域,要进一步研究高双路比喷气发动机。作为这种发动机的一种形态,ATP (先进的涡轮螺旋桨发动机)的研究开发会因石油价格的状况而正式拉开帷幕。这是一种高速旋转大型螺旋桨、低速排出大量空气的发动机。为了实用化,应研究开发不产生冲击波的高效率机翼。

在飞机电子装置等有关设备领域,特别是对世界各国有可能参加的计划领域,日本应研究开发可靠性更高,价格更低廉的电子装置。

为此,今后日本一方面要应用在航空领域中所积累的知识,同时还应广泛利用在航空领域以外所积累的空气动力学知识、材料制造加工技术、控制技术,此外还应发展基础技术和系统技术。

宇宙技术

宇宙技术分为与运载火箭有关的技术、卫星本体以及搭载仪器等。

H—Ⅱ火箭发射成功已使日本大型火箭技术实现了国产化。 因此可以认为日本目前处在需要重新考虑宇宙研究开发方向的时期。

日本通商产业省在宇宙开发中,积极地研究开发了合成孔径雷达。

在宇宙领域的研究开发中,使在地面上已完成的高度机械技术及其系统化技术适用于火箭发射时的加速度和在宇宙线影响下的严峻的宇宙环境,具有重要的意义。在这个领域中,前面在机械技术领域中所指明的研究开发方向,即使在将来仍然会如此。

今后通商产业省应根据以下观点,积极地开展有关宇宙的研究开发

①促进产业利用宇宙的研究开发成果

今后作为通商产业省的研究开发,最重要的问题是促进产业领域利用宇宙技术,并使宇宙利用商业化。

具体地说,在运输系统中,要使研究开发有助于大幅度降低运输成本。在卫星方面,一方面要为低成本开发小型卫星积蓄技术力量,另一方面要研究开发要素技术,以便能使地面上的高级技术转用到宇宙开发中去,提高宇宙技术水平。在遥感领域、宇宙环境利用实验领域,应研究开发高性能传感器、可再利用型无人宇宙实验系统,要进一步促进宇宙技术在产业中的应用。

②提高宇宙利用水平

从中长期的观点看,宇宙平台是将来长期利用宇宙环境的高级宇宙利用系统,要素技术是实现这一目标的突破口,因此应加强这方面的研究开发。

具体地说,要素技术包括能在输送上进行高度作业的机器手技术、几个卫星轨道控制和对接技术及离子发动机等新的推进系统等。

③参加国际计划,推进产官学合作

宇宙研究开发为广泛的技术集大成,对可靠性要求极高,而且需要有各种各样的研究人员参加。加之规模庞大,因此,与国内外机构之间的合作正变得必不可少,所以在国内要加加强产官学的合作;与国外,应通过国际合作,有效地推进研究开发。

五、医疗、福利器械技术领域

医疗、福利器械技术的研究开发要能确切地适应医院、福利设施等现场需要,也就是说,要能满足医生、患者、护理人员的各种需求,因此所涉及的领域极为广泛。医疗领域大致分为保健、诊断、治疗、身体功能辅助器械;福利领域分为身体功能辅助器械、日常生活支援系统、社会支援系统等。

医疗、福利器械技术是一项包括尖端技术要素在内的综合性工程技术,由于它是以人体、生命活动为对象,所以,可以说它是一种包括人间工程、安全工程、临床医学以及精神性要素在内的综合性系统工程。

目前日本社会老龄化正在以世界上任何国家无可比拟的迅猛速度向前发展,到21世纪初每4人中便有1位老人。随着老龄化的进展,老人病将会进一步增加,需要医疗服务的人和需要护理的人也将会随之增加。根据这种情况,日本已制定了旨在改善医疗制度、完善福利设施的“黄金计划”,正在积极地采取措施,解决老龄化社会面临的问题。为此,日本应举国上下,团结一致强有力地推进有关这方面的研究开发,以求在技术上能有所突破。

具体地说,要阐明疾病和衰老机理,要开展与医疗福利技术有关的细胞、基因等生命科学的基础科学研究;要研究防病医学和临床医学、要研究开发医疗器械技术;要研究开发有助于患者自理和自我护理的福利器械技术;要研究开发老年人适用住宅以及相应的城市社会支援系统。

为了克服老龄化社会中的各种问题,实现真正丰富而充满生机的高福利社会,日本通商产业省要集结产学官各方面的力量,制定包括从生命支援系统至社会参与系统在内的广泛而高度的研究开发计划,要开展以扩大工业技术院下属研究所开发机械领域为目的的基础研究,特别是要对福利用具、要根据中小企业的特点、市场的多样性,大力支持民间企业的研究开发,届时,要请在医疗、福利现场工作的专家参与研究开发,以便能确切地掌握现场需要,创造出相应的研究开发成果,并采取措施普及这些成果。同时还应与各有关省厅加强合作,以协调和完善政府的各种措施。

六、资源技术领域

一般地说,与资源相关的技术具有“综合工程的强烈色彩”,它由地质学、地球物理学、岩石力学、环保工程学等以地球为对象的自然科学及其与电气、机械、化学等许多工业技术相结合而构成。资源是构成社会、产业继续存在的基础。日本国内资源贫乏,是世界上矿物资源、能源的主要消费国;确保能源资源,矿物资源是维持日本正常生产活动、经济活动的重要关键。因此,日本通商产业省应根据日本的研究开发方向,开展风险大的研究开发,以支持民间企业,具体要求是:

①要研究开发勘探技术,提高地下深层、结构复杂矿床的勘探精度

在勘探领域,要通过运用地球物理学,阐明资源的生成条件,要研究开发利用人造卫星的遥感技术、地下深层结构的三维成像技术、大深度掘进技术,带测定功能的综合掘进机器人,以及能在难以进行勘探的环境中进行长距离行走、自律姿势控制和空中飞行的机器人,要研究开发能准确而有效地推断和确定地下深层资源位置的技术。

②在生产开发领域中,要研究开发能提高回收率的技术;要研究开发对深水下气象地理条件严酷或规模小而难于进行商业性开发的矿床进行经济性开发的技术。例如对金属资源要研究开发采掘无人化技术,对煤炭资源要研究开发先进高效的采煤技术,同时还要开发支持这些技术的机械手技术。一半以上的石油贮量因现有技术水平而未能回采,仍深埋于地下,因此,要研究开发强制回采技术、水平巷道掘进技术,以提高回采率。

③要研究开发冶炼、精制、加工技术

在冶炼、精制、加工领域,由于金属资源在日趋减少,因此,矿物的低品位化和难处理化则是不可避免的,为此,要研究开发下一代金属资源生产技术以及替代资源的应用技术,以适应冶炼条件的恶化和环境保护的要求;

④要研究开发安全、环保技术

一部分资源产业是在地下作业,因此,与其他产业相比,确保安全就显得更加重要。为此,要进一步研究开发安全技术以及废水、废渣的处理、有效利用技术,以利于环境的保护。

⑤研究开发基础技术

工业技术院下属各研究所应大力研究资源领域中的共同的基础技术。这些技术包括:阐明矿床生成机制、地壳特性的利用开发技术、勘探解析评价方法、精制再循环技术以及产业安全技术等。

七、能源、环境技术领域

能源、环境技术是实现能源政策、环境政策目标的强有力的手段,为了达到政策规定的目标,必须要明确这两项技术系统的研究开发方向。

化石能源

所谓化石能源系指石油、煤炭、煤气而言。

为了避免因煤的利用而破坏地球环境,日本要研究开发加压流化床锅炉,以燃烧阶段为中心,尽可能提高热效率;要研究开发脱硫脱硝技术以及有效利用煤灰的技术。为了建立煤的清洁而有效的利用体系,应在煤的生产阶段、流通阶段、利用阶段等全过程中,开发高浓度煤水混合燃料的运输技术。

通商产业省在政府中承担着开发能源、环保技术的责任,因此,其所研究开发的技术必须要与能源、环境政策保持一致或对其有所贡献。

在煤炭方面,为解决能源、环境问题,通商产业省应继续开发加压流化床锅炉高效燃烧技术,届时应把阐明煤的燃烧机制、热分解机理等基础性研究和研究所、大学等所开发的技术“种子”研究以及来自煤炭利用现场的需要相互结合起来进行。

关于流化床水泥烧制技术等产业用煤炭利用高效化的研究开发,应以实用化为目标加以推进,同时还应继续研究高浓度煤水混合燃料的运输技术。

关于煤的液化,在结束沥青煤中试设备运转研究后,应在2000年完成技术实用化,并根据将来商业化的动向,推动技术向前发展。

关于煤的气化技术,在制氢技术方面,应根据中试成果,充分利用HYCOL炉,向燃料电池供气。今后随着发电用煤量的增加, 要确立IGCC技术。在下一代高效率发电技术中,应开发添油气化技术。

在考虑减少环境污染、提高综合效率的基础上,应使研究开发有助于能源的最佳混合,具体地说,从减轻环境污染的观点出发,应实现用能设备的低NOx化和高效率化;从最佳能源混合的观点出发,应研究开发煤加水气化技术。

新能源和可再生能源

可再生能源是清洁、无穷无尽的理想能源,但由于受自然条件的限制,其能量密度小,因此,就目前而言,其成本高于现有的化石能源。

然而作为政府,应从能源、环境政策的观点出发,极力采用可再生能源。研究开发的细节虽因能源种类不同而有所不同,但为扩大应用的可能性,应借助研究开发,以降低成本。

为此,通商产业省应加强协调职能,以充分发挥产官学各方面的优势。

关于太阳能,为了把阳光发电成本降低到在2000年时的一般电费水平,通商产业省当然要开展研究开发,同时还应研究开发能按各种规格在各种设施上进行设置的设备。在进行实证试验的过程中,还应制定适用于建筑物标准等有关法规的相应措施。在住宅等建筑物上设置阳光发电装置时,应充分考虑外观设计和色彩。

在太阳热能利用方面,民用热水器的研究开发已告结束,现已进入普及阶段。但为了进一步促进利用太阳热,由于需要开发高温发生装置或冷热发生装置,在产业中普及利用太阳热,因此要开发有关这方面的技术。调光装置在今后高层建筑物的节能中将发挥重要的作用,因此,应研究开发利用太阳光的被动阳光自动调节太阳光入射角度的调光装置。

在风能利用方面,因选址适当,大部分设备的利用率处在良好状态。今后要进行100kW、250KW风能发电机的运转试验,还应进行500kW 级风能发电机的制造和运转实验。

关于地热能、为了迅速增加地热能的供给能力,在现有位置的深层开发地热能,并研究其勘探和开发技术。为了避免风险和进一步降低成本,应开发利用地震波、电磁波、弹性波的高精度勘探方法。掘进费在地热能利用中占成本的很大比率,为了降低掘进费,应积极地开发高效掘进方法;从中长期的观点看,还应开发利用未被利用的地热能源。

关于温差发电,通商产业省已制定了从1991年开始的7 年研究开发计划。为了进一步有效地利用这一未被利用的热源,目前正在开发大规模地区供暖系统。

为了使保护地球环境的政策在发展中国家取得具体成果,通商产业省应积极地开展“适用技术的共同研究”,以便使日本的研究开发成果能在发展中国家开花结果。

电力技术

电力技术分为一次能源变成电能的发电技术、把电力输送到需要地的输电技术、贮存电力的贮电技术和使用电力的电力利用技术。

在日本的一次能源的总供给量中,用于发电的能源比率达39%左右,今后将会继续增加。面对21世纪,日本作为解决电力供求问题的基本考虑是:在电力供给方面,要强有力地开发以原子能为主的电源,形成最佳电源结构;为保护地球环境,要改善电源布局,扩大运营范围。从需求方面讲,应促进需求者对电力供求问题的理解,要制定新的节能政策、促进负荷的正常化。

为了促进有效地利用能源,要进一步提高发电效率和输电效率,要开展有关各种电源的研究开发;为保护地球环境,要积极地进行革新性的研究开发和利用超导的电力应用技术的研究开发。

具体的重点研究领域如下:

作为减少因温室效应而生成废气排放量的新发电力方式,应开发利用可再生能源的太阳光发电技术和利用化学能的燃料电池发电技术。从有效利用未被利用的能源的观点出发,应研究废物处理发电技术,并提高其发电效率。

办公用分散型电源磷酸型燃料电池已实用化,但要进一步降低成本,应研究开发作为发电设备的溶融碳酸盐型燃料电池。后者的发电效率高于前者。对于发电效率更高的固体电解质燃料电池及易于实现小型化的高分子电解质型燃料电池,也应开展基础性研究。

要研究开发煤气化复合发电技术。这种发电方式发电效率高,能除去硫化物、减少二氧化碳排放量,还能抑制氮氧化物。从中长期的观点看,还应研究开发二氧化碳的固定化技术,由于电站选址面临偏远的问题,因此,应对超导输电、超导限流器、超导变压器在电力领域中的应用进行研究开发,同时还应研究开发大容量输电技术。

作为分散型电源,应开发太阳光发电、燃料电池发电以及风力发电,同时还应研究开发新型电力系统的并网技术。

作为新型发电方式的基础性独创性研究开发,工业技术院研究所目前正在研究热电半导体元件、生物燃料电池、钠热电变换技术、双成份热媒体复合发电技术,并正在探讨把这些课题转变成开发计划的可能性。

原子能技术

今后,原子能仍将是日本的重要能源,在今后相当长的一段时间里,轻水堆仍是日本原子能发电的重要堆型。根据这种认识,除应继续为提高其安全性、可靠性开发研究开发外,应把研究开发的重点放在如何解决设备老化问题以及停炉善后处理的问题上。此外,还应进一步提高轻水堆的技术水平。

就核燃料循环及放射性废弃物处理而言,应研究开发作为浓缩铀的下一代技术——激光浓缩法,在混合氧化物燃料加工设施计划接近实现时,应研究开发批量生产技术和运转维修技术。

在放射性废弃物处理方面,除低能级均质放射性废弃物外,对于高能级放射性废弃物、超铀元素放射性废弃物、铀废弃物等的处理,要研究用于计算处理费用的概念设计方法,要研究开发在地下深层设计和建设处理设施的技术。同时还应研究具体处理事业的实施计划,以使放射性废弃物处理事业具体化。

从中短期看,铀资源的供求趋于平稳,国际舆论要求慎重利用钚。钚是快中子增殖堆使用的核燃料。为确保日本长期能源供给有选择余地,应开发快中子增殖堆等新堆型,为此应制定适当的计划,并在不断评价的过程中付诸实施。特别是在快中子增殖的开发中,为了支援电气公司对实证堆的开发,应与科学技术厅加强合作,利用动力堆核燃料开发事业团所拥有的大型设备进行试验。

二次能源的利用技术和节能技术

与二次能源高度利用和节能有关的研究开发领域涉及产业部门、运输部门、民生部门等所有产业,研究开发课题极为丰富。

日本的二次能源高度利用技术和节能技术在许多领域居世界领先地位。例如日本已研制成出力系数为8的热泵等。

随着经济的持续增长和国民生活水平的提高,日本的能源需求将会稳步增加。为实现替代石油的供给目标和防止地球变暖的行动计划,二次能源的高度利用技术和节能技术将会在其中发挥巨大作用。

据估计,日本今后的研究开发对象将以跨学科、跨行业的课题居多。为此,通商产业省应汇集各学科领域的精英,还应广罗有关产业界的优秀研究人员,最大限度地有效利用有限的研究资金,为能源问题、地球环境问题的真正解决作出贡献,有效地推动能对整个社会产生影响的研究。

具体的重点研究开发领域有:

①革新系统的研究开发

从最大限度有效利用二次能源的观点出发,不应使研究开发仅限于某一有限的领域或学科,要像低能耗城市计划所表明的那样,要为实现在世界范围内彻底有效地利用各种能源而进行研究开发。

②革新的工艺转换型能源有效利用技术

要研究开发节能效果大,并能从根本上变革制造工艺、能源供给利用系统的技术。为了充分利用未被利用的能源,要开发低成本、高效率、高可靠性的大型设备和系统。

③要开展基础性研究

要以工业技术院下属各研究所为中心,开展基础性研究,以开发从根本上改善制造工艺的技术、高效利用热能的加工技术;要开发能以低成本进行远距离输送的能量输送技术和贮能材料;要开发超耐环境性材料、新型热介质、新型催化剂等。

环境技术

环境技术分为污染物回收和固定化技术、环保型资源循环技术、环境修复技术、环保型生产技术等。

解决地球环境是循环污染物回收、固化技术的最大目标。为此,日本通商产业省应开展以下工作:

①环境污染物的回收、固化技术

二氧化碳是地球变暖的主要原因,它是在与人类经济活动有着密切关系的能源消耗中所产生的。为了解决这个问题,通商产业省今后应以国家为主体,研究开发二氧化碳分离和固化技术。随着特定氟利昂等回收再利用技术的进展,应研究开发氟里昂的处理技术。 大城市中的NOx所引起的大气污染问题是城市型环境问题之一,其主要原因是柴油汽车的柴油发动机,因此,应研究开发降低NOx排放量的技术。

②环保型资源循环技术

通商产业省应对该技术领域进行有重点的研究开发,具体地说,在还原系技术领域,应开发塑料等材料再循环技术和废弃物发电等热再循环技术;在生产系技术方面,要根据欧美各国的动向,开发汽车和家电等组装产品以及铁质材料技术;对加工组装产品,要开发与还原系技术融为一体的产品设计技术;在最终处理技术方面,应有重点地研究开发破碎技术和生物利用技术等。

③环境修复技术

在土壤及海洋等环境修复技术方面,OECD(经济合作与发展组织)也在研究开发生物修复技术;对于森林、海洋的自然生态类的环境破坏,通商产业省应利用生物工程等技术力量加以解决,同时还应开发相应的技术。

④环保型生产技术

为建设环保型经济社会,就必须要把产业体系本身变革成环保型产业体系。为此,通商产业省要有重点地开发无污染或污染极小的生产加工技术及产品技术。具体地说,在环保型生产加工技术方面,要在生产加工的设计阶段上就积极地采用污染最少的技术,像利用生物工程制氢那样,它是一种与以往的生产技术完全不同的节能型生产技术。还应积极开发不破坏臭氧层的、并使地球变暖效应极小的第三代氟里昂和在使用后能被迅速降解的生物降解塑料以及产品在被使用或废弃后无任何污染或污染极小的产品技术。

八、基础技术领域

标准基础

近年来,随着国内外社会需要的变化,人们希望工业标准的重点应向适应老龄化、福利化社会、消费者、尖端技术、地球环境保护、国际化以及为实现丰富多彩的国民生活等方向转移。

今后日本应主动开展标准基础研究,并通过向世界公布成果,尽国际社会一员的职责。根据7年长期计划(1991年6月制定),日本将完成以下目标:①实现富裕而丰富的社会;②积极解决老龄化、医疗、福利方面的问题;③促进新技术的开发和普及;④解决地球环境问题;⑤推进国际化。

为配合这项计划,通商产业省将在①老龄化、福利、消费者领域、②尖端技术领域、③地球环境领域,开展标准基础研究。

在老龄化、福利、消费者领域,将开展有关建立老龄化社会的生活用品和生活空间的基础研究,关于改进和改良生活用品的基础研究,关于降低福利设备成本、提高操作性和安全性的基础研究;在尖端技术领域,将积极推进国际化,将研究开发尖端技术的试验方法和标准物质,以及尖端技术与人类生活领域接口技术;在地球环境领域的标准基础研究方面,应开发地球环境的监视观测技术和环保技术;在产业中要推动环境管理活动;要促进废物处理和再资源化的研究开发。

计量标准技术

所谓标准技术是正确表示质量、长度、时间等基本物理量的技术。为了促进产业科学技术的发展和交流,世界各国都开展了有关这方面的研究。计量技术的可靠性和精度取决于标准技术,计量技术的提高又推动了标准技术的高度化。

最近,在7个基本量中,时间、长度、温度、电量、 发光强度的测量精度已有明显的提高,并取得了重大成果。

今后日本应在以下几个方面开展研究开发:

①基本量的计量标准

由于所有的物理量均来自7个基本量,因此, 如能提高基本量的计量、标准的精度和可靠性,则将会对其它物理量产生非常大的影响,从这个意义上讲,应继续开展研究开发,以提高7 个基本量的标准精度,特别是对质量来说,如能以量子或原子的定义取代4克原器定义, 那将会产生巨大的波及效果。日本应密切注视国外标准机构的动向,并脚踏实地开发研究。

②毫微技术和计量标准

现在长度的测量精度已达到亚毫微米级(10的-10次方), 不久将逼近微微米级(10的-12次方)。 另外通过扫描隧道显微镜或原子显微技术或高性能电子显微技术已能观察原子、分子图像。而后利用这些技术又可对材料表面进行极微细加工和评价。为了广泛普及作为产业基础技术的这些技术,首先要完成从观察技术向计量技术的过渡。也就是说,要开展旨在实现定量化、精密化的研究开发。

③材料物质的开发利用和计量标准

为了测量材料、物质的物性,国家研究机构、大学、企业在投入大量人力和财力后,均取得了大量的数据,但是这些数据的利用则局限于自己的机构或封闭的特定小组中,从而给社会造成巨大的浪费、日本应对各种各样机构的物性测量活动加以组织,并在数据收集、评价、积累方面发挥领导作用。

④环境、社会安全和计量标准

为了保护国民的安全和健康,世界普遍要求对食品和水中的微量有害成分进行定量分析。包括标准物质在内,应开发有关化学物质的高可靠性计量标准技术。为了确保对放射线的安全,应开发高精度、高可靠性的放射线量的计量标准技术。

⑤计量标准的示踪能力和技术的规格化

作为掌管标准的职能部门,最关心的事情之一是在社会最终用户要求的一定水平上,确保计量的精度和可靠性。为此,从行政上要运用示踪能力制度;从技术上要开发具有经济合理的示踪能力技术;要开发用户可直接存取的原标准技术。也就是说,要在示踪能力中积极地利用研究开发成果。

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日本工业科技的最新动向_新能源新材料论文
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