深潜技术呼唤新材料、新技术及仿生学研究成果

　　以深海潜水器为代表的高技术装备群，是海洋强国竞逐的焦点。我国“蛟龙号”载人潜水器凭借“可下五洋捉鳖”的实力，刷新了世界同类作业型载人潜水器下潜深度纪录。在2019海博会上，“蛟龙号”吸睛无数，引来许多参观者拍照打卡。

　　定于今年10月15日-18日在深圳举行的2020海博会上，一大波深潜器将“游”进海博会，展示“海洋学研究领域重要基石”的独特魅力，并发布其对新材料和配套设备的需求信息，为高新技术企业抛出一份来自深海的订单。

　　对于耐压壳体、高性能陶瓷、新型浮力材料、锂电池、智能机器人和水下通信等深海潜水器相关产业链的厂商来说，2020海博会将是与深潜器研发机构和专家沟通对接的平台，有技术实力、符合深海潜水器研制要求的厂商将获得“来自深海的订单”，搭上深潜器发展快车实现技术和经济效益双丰收。

　　深潜技术解析：新材料+新技术+仿生学

　　近年来，制造深潜器所涉及的材料学、新能源、水声通讯技术、控制电子技术、视频技术、智能技术和新概念获得重大发展和变革，深潜器的发展也呈现出新特点。

　　其中，在低温、高压、高盐等深海极端环境下，深潜器的支撑框架及耐压壳体材料是目前世界范围内的热点研究方向。海水深度每增加100米，压力就会增加10个大气压。对于设计潜深达数千米的深潜器，每平方米艇体要承受数千吨的水压，因此对材料的要求十分苛刻。

　　与航空工业类似，钛合金材料是目前已知最为合适的主材，但其价格昂贵，加工难度大，极大限制了在深海潜器上的广泛应用。在这项研究上，世界各国学者广泛开展了比重小、强度大的材料的研究工作，一大批复合型材料开始应用于深海装备。

　　而在动力能源研究方面，深潜器的电池技术也由原有的银锌电池向电量、效率更为优异的锂电池转变。

　　此外，采用性能更为优异的材料进行全透明玻璃耐压球壳加工制造技术研究、高强度高性能陶瓷耐压复合材料研究、通过新工艺新材料获取的低密度玻璃微珠浮力材料研究、基于3D成像及虚拟现实技术的高清摄像技术等一大批新材料、新技术、新工艺将越来越多地用于深潜器的制造中。

　　西湖大学工学院深海技术研究中心主任崔维成表示，用航空汽油作浮力材料制作的“水下气球式”载人潜水器，可称为第一代潜水器;改用固体浮力材料，使载人潜水器实现小型化和自由航行，并发展出的带缆遥控式无人潜水器和无缆自治式潜水器，可称为第二代潜水器;而第三代潜水器必须引入鱼类仿生学。他认为，未来第三代仿生智能机器鱼将会像雨后春笋般出现在海洋上，成为海洋科学研究和海洋环境保护的主力。

　　人类深潜技术的发展与应用

　　国际海洋科学界将海深6000-11000米称为“深渊”。由于人类极难到达，深渊科学是海洋科学研究中最薄弱、最前沿的领域。深渊区内的海洋生物、海洋生态、海底地质等对地球生态、气候、生命起源、地震预报等研究具有重要作用。

　　而深潜技术是进行海洋“深渊”开发的必要手段，它是由深潜器、工作母船(水面支援船)和陆上基地所组成的一个完整的系统。对深海失事潜艇实施营救，对深海沉船进行打捞以及深海考察、深潜侦察等，都需要深潜器的帮助。

　　随着全球海权意识及科技水平的提高，载人潜水器愈发受到重视，逐渐成为国家深海事业发展的重要技术手段和强力支撑，在水下科学研究、海洋工程实施与国防安全等方面发挥了重要作用，被称为“海洋学研究领域的重要基石”。

　　目前，全球范围内仅有美国、中国、日本、俄罗斯、法国等少数几个国家拥有和运营深海型载人潜水器。其中世界最大载人潜水深度为11000米，由美国的深潜器创造。

　　中国深潜器“可下五洋捉鳖”

　　我国自上世纪80年代起开始载人潜水器相关研究工作。1986年开展了首艘载人潜水器7103救生艇的研制，该潜水器最大下潜深度600米。

　　2002年，启动了“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。2009年至2012年，有着橙色“头顶”、白色“身体”、身似大白鲨的“蛟龙号”接连取得1000米级、3000米级、5000米级和7000米级海试成功。2012年6月，在马里亚纳海沟成功下潜7062米，创造了作业型深海载人潜水器世界记录。

　　在“蛟龙号”研制与应用的基础上，2009年，我国启动了第二台4500米级载人潜水器“深海勇士号”的研制，攻克以浮力材料、深海锂电池、机械手为代表的深海核心技术及关键部件研发。2017年6月完成了海试，随后完成了多次下潜任务。

　　在“蛟龙号”及“深海勇士号”的研制组织基础上，我国向万米级深渊载人潜水器发起了冲击。2016年，启动了全海深载人潜水器及其关键技术的研制。

　　2020年5月，“海斗一号”搭乘“探索一号”科考船奔赴马里亚纳海沟，成功完成了4次万米海试与试验性应用任务，最大下潜深度达10907米，刷新中国潜水器最大下潜深度纪录，同时填补了中国万米作业型无人潜水器的空白。

　　今年6月28日，我国全数配备国产化科考作业设备的载人潜水器支持保障母船“探索二号”抵达三亚。万米载人潜水器“奋斗者号”同时抵达，汇同“深海勇士号”与船舶进行适配。

　　与此同时，民营资本也加快进入到深潜器的科研工作中。2013年在上海启动的1.1万米全海深载人潜水器研制项目“彩虹鱼”采用“国家支持+民间投入”和“科学家+企业家”的模式进行。目前，“彩虹鱼”已在马里亚纳海沟完成多次深潜任务。

　　记者获悉，2020海博会将突破海洋“圈层”，积极推动陆海统筹与合作，打造陆域企业向海图强的窗口。展会欢迎所有科技创新企业“下海”寻找新的合作伙伴，携手走向深蓝。

　　2020中国海洋经济博览会“档案”