分分钟测电池寿命，秒级监测污液废液，国家级工业展会项目少不了生态“体检”

摘要：仅需几微升的细胞悬液和水凝胶，就可以在芯片上促使内皮细胞像植物抽芽一样生出血管新芽……

“这块锂电池寿命怎样，管用多长时间？”在工博会，锂电全生命周期无损检测两三分钟就可以测出一节电池状态；“工业过程中复杂的高浓度溶液，含有什么污染物？”在工博会，实时监测仪快速直测，在国内外唯一做到秒级完成。

9月24日，作为国家级工业展会，以“工业聚能 新质领航”为主题的第24届中国国际工业博览会在国家会展中心（上海）开幕。解放日报·上观新闻记者走进展会常设的高校展区，在包括55所沪外及海外高校在内的75所高校展项中，不论针对能源的节能还是针对环境的减排，为绿色工业做生态“体检”的重点项目真不少，而且多有“第一性”“唯一性”。

【仪器：国内外唯一秒级完成】

为工业保驾护航的“体检”有时看得见、摸得着，比如上海交通大学驱动零碳电力系统高效运行的“自趋优虚拟电厂”，又如上海电力大学面向发电领域的智能机器人巡检系统，再如上海海事大学的自动化码头无人机智慧巡检系统。但有时，当污液废液等被检测对象“看不透”“摸不得”时，人们更需借助一双不是肉眼凡胎的“慧眼”。

此次同济大学参展的19项科技创新成果中，就有环境科学与工程学院段宁院士团队研发的实时监测仪，能够快速直测复杂高浓度溶液，全程监测其中污染物形成和变化过程，为有色冶金及化工染料等行业从源头上削减五到八成的污染物产生。段宁表示，这有望改变当前物联网、机器人、人工智能等技术无法干预微观化学过程的局面。

团队在光谱学基础理论、元器件组件及数字化技术进行原始创新，实现了污染防治高端仪器从0到1的突破，成为目前国内外唯一能秒级完成化学物种原价态、原形态、原相态高浓度测定的仪器，被专家鉴定为整体技术国际领先。有了它，工业液体组分浓度的测定时间由2到4小时缩短至6到8秒，相对误差小于10%。此基础上，团队又开发了微观化学过程深度数字化技术，综合分析微观化学信息，实时优化调控关键工艺参数，从源头提高资源转化率、协同降低污染物的产生量。

据悉，该成果在全球铜锌锰湿法冶炼产能排名前四的国家均获得了知识产权，包括授权国际专利2项、国内发明专利4项及软件著作权6项，每年为企业新增销售额12亿元，新增净利润3.8亿元。

【电池：用电1%便知实际容量】

新能源方面，眼下锂离子电池几乎已经到达极限，全球主流车企和动力电池巨头企业都在加速研发使用固体电极和固体电解质的固态电池，以期继承锂离子电池的江湖地位。

在高校展区，上海大学环境与化学工程学院蒋永教授团队带来了高比能量的长寿命固态锂硫电池。这种今年6月新获第七届中国（上海）国际发明展“金奖”的固态锂硫软包电池，兼具高能量密度与高安全性，依托环上大科技园建有2000平方米的固态电池产品试制线，通过共同孵化、中试验证，其技术性能有望进一步提升，并快速投入市场应用。

如果想知道锂电寿命有多长、能健康服役多久，锂电池全生命周期无损检测的关键技术能帮上大忙。随着高端锂电池在新能源汽车、储能电站、机器人、低空飞行器等应用领域的快速发展，其寿命和安全问题越来越成为锂电应用时重点关注的问题。同济汽车学院戴海峰教授团队与自主创业多年的师弟、上海炙云科技CEO袁永军一拍即合：“电池就像是一个黑盒，我们很难看到电池里面的状态，它具有类似于人的生命状态，而我们做的工作就是给锂电池体检。”

他们开发EIS检测系统，覆盖了纽扣电池、单体电池、电池模组、电池包等不同层级、不同容量的产品检测，也覆盖了电池生产、售后、梯次回收的全生命周期场景。以容量快速分选评估系统为例，传统方式进行电池筛选，需要对电池完成充放电才能知道实际容量。一节电池至少要花4个小时，同时耗电量很大；而快速EIS技术，只需2到3分钟就可以完成一节电池检测，同时省下99%电费。这项成果获得多家头部电池企业、电池梯次回收公司订单，如宁德时代、国轩高科、华友新能源等。

【芯片：首创可灌注血管网络】

在生态文明背景下，在全生命周期视角下，不论电池还是建筑，从生产到消费都应“可持续”。上海第二工业大学展台上，从“建筑垃圾高效节能高品质资源化技术”到“退役光伏组件低碳资源化技术”，它们通过创新的高质低碳资源化处理方法，实现“变废为宝”回收再利用。华东理工大学展台前，化学学院郭勇领衔研发“生物质转化制备塑料单体——呋喃二甲酸”项目，也是把秸秆等所谓废弃物转化成高附加值的生物质产品。

环境与经济都可以“循环”，生命本身也可以“循环”。对于生物制药工业的“体检”——药物测试，人体通过循环系统来吸收和代谢药物。与多数工业级的大家伙相比，上海大学展台上的器官芯片不到手心的大小。

所谓器官芯片，就是在体外构建人体组织器官的“芯片”。只见它其实是由透明高分子聚合物构成的几平方厘米小模块。芯片虽小，却包含用于培养细胞、组织的腔室和流道，其设计和制造涉及微流控技术、力学、材料学、生物学等多学科，能实现体外模拟人体微环境、人体器官的简单功能，进一步模拟器官间的相互作用。

此次上大智能微纳系统实验室研发的新型血管化器官芯片，仅需几微升的细胞悬液和水凝胶，就可在芯片上促使内皮细胞像植物抽芽一样生出血管新芽，进一步形成国内首创的真正具备可灌注血管网络的血管化器官芯片。这样，药物可以在微血管中实现流动、代谢功能，科学家还能轻松获得微生理环境中的药物代谢产物，测试出药物对特定器官的作用效果。

微纳操作技术研究中心主任岳涛透露，实验室与上海生物芯片有限公司、上海市第六人民医院等展开合作，针对肝器官芯片、血管化器官芯片等产品进行深度开发。现有的血管化器官芯片已成功测试了长春新碱、硼替佐米、他莫昔芬等药物，实验结果与传统动物实验的结果几无差异，而消耗的成本和时间周期仅为动物实验的20%至30%。