采矿车ღღ◈ღ：针对稀软海床ღღ◈ღ，设计研究出仿生水牛蹄履齿ღღ◈ღ，可以有效增加其30％最大牵引力ღღ◈ღ。为实现高效采集ღღ◈ღ，陈旭光团队研发了新型双排射流ღღ◈ღ、附壁射流等采集头ღღ◈ღ，采集效率提高至96％ღღ◈ღ。

　　研发深海羽流絮凝剂ღღ◈ღ：2024年将产品搭载到“蛟龙”号上ღღ◈ღ，在5000多米深的海底顺利完成深海羽流絮凝实验ღღ◈ღ。

　　今年政府工作报告提出ღღ◈ღ，“开展新技术新产品新场景大规模应用示范行动ღღ◈ღ，推动商业航天ღღ◈ღ、低空经济ღღ◈ღ、深海科技等新兴产业安全健康发展ღღ◈ღ。”这是“深海科技”首次现身政府工作报告ღღ◈ღ，充分彰显了国家对发展深海科技的重视程度ღღ◈ღ，体现了对海洋强国战略的进一步深化ღღ◈ღ。

　　深海科技通常是指针对水深超过200米的深海区域ღღ◈ღ，为探索ღღ◈ღ、开发和利用深海资源以及研究深海环境的一系列先进技术与装备的总称ღღ◈ღ。东吴证券近日发布的研报将深海科技定义为十万亿元量级市场ღღ◈ღ，称该产业未来有望成为经济新增长极鬼吹灯私服ღღ◈ღ。研报显示ღღ◈ღ，深海科技作为国家战略性新兴产业的核心领域ღღ◈ღ，正从科研探索向产业化加速迈进ღღ◈ღ。

　　在涉海科研机构高度集聚的青岛ღღ◈ღ，诸多研究团队都在聚焦深海科技发力ღღ◈ღ，在深海探测ღღ◈ღ、装备制造ღღ◈ღ、资源开发等领域不断产出代表性成果ღღ◈ღ。中国海洋大学陈旭光团队就是其中之一ღღ◈ღ，致力于攻克关键技术难题ღღ◈ღ，为深海采矿打下坚实基础ღღ◈ღ。

　　深海蕴藏着地球上远未被认知和开发的宝藏ღღ◈ღ，但要得到这些宝藏ღღ◈ღ，就必须在深海进入ღღ◈ღ、深海探测ღღ◈ღ、深海开发方面掌握关键技术ღღ◈ღ。

　　“高新科技和新能源产业对金属矿产资源的需求日益增长ღღ◈ღ，而陆地战略金属逐渐供不应求ღღ◈ღ，世界各国纷纷将资源战略瞄向稀有金属蕴藏丰富的深海ღღ◈ღ。多金属结核（PMN）ღღ◈ღ、多金属硫化物（PMS）以及富钴结壳（CFC）ღღ◈ღ，被视为陆地金属矿产资源的潜在替代品ღღ◈ღ，世界各国竞相开展深海采矿技术装备研究ღღ◈ღ。”谈及开展深海采矿研究的背景ღღ◈ღ，中国海洋大学教授陈旭光这样说ღღ◈ღ。

　　战略金属是实现能源转型不可或缺的战略性资源ღღ◈ღ。据世界银行预测ღღ◈ღ，到2050年ღღ◈ღ，为将全球气温增幅控制在2℃以下ღღ◈ღ，钴ღღ◈ღ、镍ღღ◈ღ、锂等矿物需求量将增长超500％ღღ◈ღ。研究显示ღღ◈ღ，从深海中获取的金属资源品质和数量往往优于陆地矿石ღღ◈ღ，PMNღღ◈ღ、PMS和CFC尤其具备巨大的商业价值ღღ◈ღ。美国地质调查局指出ღღ◈ღ，如果深海开采能实现商业化ღღ◈ღ，截止2065年ღღ◈ღ，人类对关键金属需求的35％至45％将来自深海开采ღღ◈ღ。

　　“国际海底管理局监督和管理国际海底区域矿产资源的勘探和开采ღღ◈ღ。目前ღღ◈ღ，全球超过17个国家和组织已在三大洋申请海底资源勘探合同区ღღ◈ღ，国际海底管理局批准设立了31个ღღ◈ღ，其中我国拥有5个ღღ◈ღ。”陈旭光说ღღ◈ღ。他用一个具体的事例介绍海底矿产资源的价值ღღ◈ღ：位于西太平洋的一个合同区ღღ◈ღ，面积比山东省还大ღღ◈ღ，土豆大小ღღ◈ღ、富含矿物的多金属结核散布海底ღღ◈ღ，“我们计算了一下ღღ◈ღ，每一个‘土豆’价值约一元人民币ღღ◈ღ。这相当于ღღ◈ღ，一块山东省大小的海底区域ღღ◈ღ，密密麻麻全是一元的硬币ღღ◈ღ。”

　　但要想把这些深海矿产资源高效开采出来ღღ◈ღ，就必须研发出深海采矿技术与装备ღღ◈ღ。实际上ღღ◈ღ，深海采矿商业化是否成功很大程度上取决于其技术与装备的先进性ღღ◈ღ。这正是陈旭光团队的研究方向ღღ◈ღ，关注深海采矿技术装备发展ღღ◈ღ，致力于深海多金属结核开采研究ღღ◈ღ。

　　采矿车是深海采矿的核心装备之一ღღ◈ღ，它行走在海床表面并进行矿石收集作业ღღ◈ღ。在中国海洋大学实验室里ღღ◈ღ，记者看到了陈旭光团队研发的采矿车样机ღღ◈ღ，正利用底盘上安装的履带在人工模拟的海底沉积物上进行行走试验ღღ◈ღ。“深海海底是极其软黏的底质ღღ◈ღ，对采矿车的结构设计和行走性能提出了高要求ღღ◈ღ。”陈旭光表示ღღ◈ღ，他们从水牛蹄在沼泽地的行走中受到启发ღღ◈ღ，针对稀软海床ღღ◈ღ，设计研究出仿生水牛蹄履齿ღღ◈ღ，可以有效增加其30％最大牵引力ღღ◈ღ，提升深海稀软土上履带式矿车的牵引性能ღღ◈ღ，为解决矿车沉陷ღღ◈ღ、打滑问题打下了坚实基础ღღ◈ღ。

　　采矿车在海底“走得稳”是基础ღღ◈ღ，实现高效采集是最终目的ღღ◈ღ。陈旭光介绍ღღ◈ღ，采矿车的收集方法主要分为机械收集和水力收集ღღ◈ღ。机械收集利用旋转链齿ღღ◈ღ、梳状铲ღღ◈ღ，像是用梳子把海底的矿物“梳”起来ღღ◈ღ，虽然能耗较低鬼吹灯私服ღღ◈ღ，但容易损坏海底环境ღღ◈ღ。水力收集包括抽吸式ღღ◈ღ、附壁射流和双排射流等方式鬼吹灯私服ღღ◈ღ，原理是通过抽吸或喷射水流等方式ღღ◈ღ，将矿物“吸”入采矿车内ღღ◈ღ，优点是结构简单ღღ◈ღ、对沉积物层影响小ღღ◈ღ、地形适应性强ღღ◈ღ，缺点是能耗较高ღღ◈ღ。目前ღღ◈ღ，水力收集方法更受各国青睐ღღ◈ღ。在国家杰出青年科学基金“海洋岩土力学与海底工程”ღღ◈ღ、国家重点研发计划“深海多金属结核新型流态化采矿模式及其原理样机研究”等项目支持下ღღ◈ღ，陈旭光团队研发了新型双排射流ღღ◈ღ、附壁射流等采集头ღღ◈ღ，采集效率提高至96％ღღ◈ღ。后续ღღ◈ღ，他们将与招商局集团等龙头企业合作ღღ◈ღ，进一步提升采矿车的作业性能ღღ◈ღ。

　　“深海采矿会对海洋生态环境造成诸多影响ღღ◈ღ，例如海底开采活动会改变底栖环境ღღ◈ღ、干扰海底生物ღღ◈ღ。”陈旭光说ღღ◈ღ，这是全球面临的共同问题ღღ◈ღ，也是深海采矿尚未实现大规模商业开采的一个重要原因ღღ◈ღ。

　　陈旭光拿多金属结核举例说鬼吹灯私服ღღ◈ღ，这种矿产覆盖在海底沉积物上ღღ◈ღ，在开采该矿产的过程中ღღ◈ღ，必然会对海底周围环境造成扰动ღღ◈ღ。“业界把这里的海底沉积物称为‘稀软土’ღღ◈ღ，顾名思义ღღ◈ღ，就是半流体状ღღ◈ღ、软弱的土ღღ◈ღ。它主要是由海底火山灰ღღ◈ღ、生物残骸ღღ◈ღ、宇宙尘埃等组成海洋之神在线登录ღღ◈ღ，颗粒细小鬼吹灯私服ღღ◈ღ，一般1至10微米左右ღღ◈ღ。据研究ღღ◈ღ，大约1000年沉积0．1至5毫米ღღ◈ღ。”陈旭光说ღღ◈ღ，采矿车一旦工作ღღ◈ღ，容易扰动海底沉积物ღღ◈ღ，让海底沉积物如同尘埃一样四散ღღ◈ღ，引发烟雾状的深海羽流ღღ◈ღ，就像“深海雾霾”ღღ◈ღ。

　　多国研究显示ღღ◈ღ，采矿车搅起的深海羽流借助洋流可能会扩散数十公里ღღ◈ღ，导致滤食生物窒息ღღ◈ღ。此外ღღ◈ღ，采矿系统泵机作业时连续轰鸣ღღ◈ღ，噪音容易干扰鲸类之间的声呐通信ღღ◈ღ。海底生物生长缓慢鬼吹灯私服ღღ◈ღ，采矿区的恢复或许需要数百年甚至上千年ღღ◈ღ。

　　从减少扰动的角度出发ღღ◈ღ，陈旭光带领团队着力攻关ღღ◈ღ，努力在海底采矿的同时ღღ◈ღ，抑制海底沉积物形成深海羽流ღღ◈ღ，或让形成的深海羽流快速沉降ღღ◈ღ。他们在实验室进行了三年的实验ღღ◈ღ，以降低生成ღღ◈ღ、抑制扩散和加速沉降作为关注点ღღ◈ღ，研发让深海羽流快速絮凝的羽流抑制产品ღღ◈ღ。

　　“简单来说ღღ◈ღ，就是研发一个设备和一种喷剂ღღ◈ღ，通过在深海喷洒的方式ღღ◈ღ，把深海羽流中的小颗粒快速聚集成大颗粒ღღ◈ღ，使其通过自身重力快速沉降到海底海洋之神在线登录ღღ◈ღ。”陈旭光解释说ღღ◈ღ，他们最初以陆源材料进行研发ღღ◈ღ，但后来考虑到国际海洋界拒绝陆源物质进入深海ღღ◈ღ，特别是进入深海海底ღღ◈ღ，于是转变方向ღღ◈ღ，最终以海藻为原料ღღ◈ღ，研发出了具有“绿色”属性的深海羽流絮凝剂ღღ◈ღ。

　　随后ღღ◈ღ，陈旭光团队在实验室里进行了絮凝剂模拟实验ღღ◈ღ。2024年ღღ◈ღ，又将产品搭载到“蛟龙”号上ღღ◈ღ，在5000多米深的海底顺利完成深海羽流絮凝实验ღღ◈ღ。“你看ღღ◈ღ，喷洒絮凝剂后ღღ◈ღ，一个个细小的深海颗粒物很快‘抱团’ღღ◈ღ、絮凝ღღ◈ღ，形成了类似果冻的质地ღღ◈ღ，很快就沉降了鬼吹灯私服海洋之神在线登录ღღ◈ღ。”陈旭光拿出“蛟龙”号拍摄的视频证实他们的产品效果ღღ◈ღ，“这为解决深海采矿环境扰动问题提出了一个新思路和新方法ღღ◈ღ：絮凝促沉降的深海羽状流抑制方法ღღ◈ღ。”

　　眼下ღღ◈ღ，陈旭光还在带领团队对深海羽流抑制装置进行优化升级ღღ◈ღ。“目前ღღ◈ღ，我们在实验室里制备絮凝剂的成本还比较高ღღ◈ღ，希望随着工艺的改进ღღ◈ღ、应用规模的扩大ღღ◈ღ，价格能不断降低ღღ◈ღ，未来真正服务于深海采矿产业发展ღღ◈ღ。”他展望说ღღ◈ღ。（青岛日报／观海新闻首席记者 李勋祥）

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