2019全球工程前沿_230页_3mb

全球工程前沿（2019年）总结

核心内容概述

本报告系统分析了2019年度全球工程研究前沿与工程开发前沿，旨在为应对全球挑战和实现可持续发展提供科学依据。研究采用数据挖掘与专家研判相结合的方法，通过论文与专利分析，识别出93个工程研究前沿和94个工程开发前沿，并对其中28个研究前沿和28个开发前沿进行了重点解读。

研究方法

1. 数据对接：领域专家提出研究问题，图书情报专家将其转化为数据挖掘检索式。
2. 数据分析：通过共被引聚类和专利地图分析，识别出高影响力论文和专利。
3. 专家研判：专家对数据分析结果进行查漏补缺，并通过问卷调查和多轮会议研讨确定最终前沿。

研究方法强调了数据与专家的深度交互，提升了前沿识别的科学性和准确性。

工程研究前沿与开发前沿的结构

• 工程研究前沿：基于高影响力论文，共93项，涵盖9个领域。
• 工程开发前沿：基于高影响力专利，共94项，涵盖9个领域。
• 重点解读：每个领域分别有28项研究前沿和28项开发前沿被重点分析。

重点解读内容

1. 基于工业物联网的智能制造

• 核心内容：通过制造资源互联、数据互通、系统互操作实现制造过程的优化。
• 技术维度：包括智能感知、泛在连通、精准控制、数字建模、实时分析和迭代优化。
• 挑战：技术复杂、协议多样、网络和数据安全隐患。
• 发展趋势：5G、软件定义网络、边缘计算、数字孪生等技术被广泛应用。
• 国际合作：中国、瑞典、瑞士合作较多。
• 核心论文：核心论文数排名前三的国家/地区为中国（7）、德国（6）、瑞典（6）；篇均被引频次前三的国家/地区为德国（38）、巴西（28）、法国（23.75）。

2. 高能固态锂电池

• 核心内容：固态电池采用固态电解质，具有高能量密度、高安全性等优势。
• 研究重点：表/界面传质、匹配性关键材料、低界面阻抗制备技术、全寿命周期性能演化机理。
• 挑战：高性能固态电解质、制备技术、全寿命周期性能演化规律。
• 发展趋势：开发基于人工智能的材料基因组，实现材料-结构-工艺一体化。
• 国际合作：印度和匈牙利合作较多。
• 核心论文：核心论文数排名前三的国家/地区为印度（20）、斯洛文尼亚（5）、美国（2）；篇均被引频次前三的国家/地区为斯洛文尼亚（39.20）、印度（30.35）、美国（28）。

3. 超声速流中的减阻减热研究

• 核心内容：研究高超声速飞行器、航天器再入大气层等场景下的减阻减热技术。
• 研究重点：气动加热、空气电离、激波、燃烧等现象的仿真与实验。
• 挑战：缺乏高温和高冲击力的传感技术，现有方法难以全面测试。
• 发展趋势：发展高温传感器、优化气动外形、制备隔热层、利用Fokker-Planck方程进行仿真。
• 国际合作：中国、伊朗、英国、阿塞拜疆合作较多。
• 核心论文：核心论文数排名前三的国家/地区为中国（34）、伊朗（10）、英国（3）；篇均被引频次前三的国家/地区为伊朗（29.50）、澳大利亚（20）、中国（19.15）。

工程开发前沿

1. 临近空间高超声速飞行器推进系统

• 核心内容：高超声速飞行器在临近空间（20~100 km）的推进系统设计。
• 技术挑战：飞行器在高马赫数下的气动加热、空气电离、激波等问题。
• 发展趋势：开发新型推进技术、优化气动外形、提升热防护能力。

2. 高效燃气涡轮发动机设计与制造技术

• 核心内容：提高燃气涡轮发动机的效率和性能。
• 技术挑战：高温、高压、高转速等条件下的材料和结构设计。
• 发展趋势：采用新型材料、优化燃烧室设计、提升热管理技术。

3. 波浪能发电与能量收集

• 核心内容：利用波浪能进行发电和能量收集。
• 技术挑战：海洋环境复杂、设备耐久性要求高。
• 发展趋势：开发新型波浪能转换装置、提升系统效率、实现规模化应用。

重点总结

• 研究前沿与开发前沿：通过数据与专家结合的方式，识别出具有前瞻性、先导性和探索性的工程方向。
• 技术挑战：各领域均面临技术复杂性、数据安全、材料与工艺匹配等问题。
• 发展趋势：智能制造、固态电池、高超声速技术等成为未来研究与开发的重点。
• 国际合作：多国在关键前沿技术上展开合作，提升全球工程竞争力。

结论

本报告全面展示了2019年全球工程前沿的发展态势和重点方向，为各国工程科技发展提供了参考。通过数据挖掘与专家研判相结合，有效识别了具有潜力的研究与开发方向，有助于推动工程科技创新与应用。