伍德赛德（Woodside Energy）是一家于澳大利亚创办的国际性能源公司，致力于为人类提供安全、可靠、高效、环保的能源。
莫纳什大学（Monash University）是位于墨尔本的一所国际知名大学。
Woodside和Monash University都致力于使用创新思维解决现实世界的种种问题，并对环保有着崇高的追求，因此二者早在2016年就开始了合作。
Woodside和Monash University在2016年共同创办FutureLab，致力于研究与未来制造、信息技术和数据科学相关的高新技术；在2019年开展Woodside Monash Energy Partnership，致力于助推澳大利亚的能源结构向高比例清洁能源转型；在2021年，Woodside在Monash University建造了Woodside Building for Technology and Design，给学生和科研人员提供了舒适高效的教学、科研场所。［1， 3］
合作过程中，在Woodside提供的资金支持以及工程需求的引导下，Monash的优秀人才的智慧得到了充分的发掘与利用，同时科学研究与工业生产形成了更加紧密的结合，在推进环保与可持续发展的道路上同心相牵、同力而行，迸发出1+1>2的非凡力量。
FutureLab：未来实验室，创造未来
支队成员首先来到莫纳什伍德赛德未来实验室（FutureLab）进行参观。
FutureLab成立于2016年，位于莫纳什大学克莱顿校区的技术创新转型中心，致力于利用前沿研究开发的知识和技术来解决当今世界面临的挑战。
伍德赛德公司和莫纳什大学共同努力，专注于在所有业务中整合快速原型、先进材料和信息技术。实验室利用传统工程以外的学科（自动化、增材制造、人工智能）的专业知识来探索人类世界的更多可能性，或确定针对特定问题的可行方案，以实现人类更光明、更可持续的未来。
在访谈过程中，支队成员了解到，实验室主要的战略研究主题是3D打印增材制造与数据科学。
3D打印增材制造相比于传统的减材制造，更加节省材料与制造时间，且对环境更为友好。同时，它能够减少原本庞大的库存冗余，实现“随用随造”。
增材制造的另一好处是易于拓扑优化。
拓扑优化是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的设计区域内对材料分布进行优化的数学方法，是结构优化的一种。
拓扑优化的研究领域主要分为连续体拓扑优化和离散结构拓扑优化。
连续体拓扑优化是把优化空间的材料离散成有限个单元（壳单元或者体单元），离散结构拓扑优化是在设计空间内建立一个由有限个梁单元组成的基结构，然后根据算法确定设计空间内单元的去留，保留下来的单元即构成最终的拓扑方案，从而实现拓扑优化。
通过3D打印可以创建非常复杂的、传统制造无法创建的结构，比如非常适合化学反应的高表面积物质。实验室可以打印多孔单体，然后将催化剂编码在这些单体上，这对提高碳捕集等技术的效率非常有帮助。
在实验室中，数据科学主要是用来优化工厂设计与运营。比如实验室扩展了用于优化H2网络的交互式优化/可视化软件系统，系统包括了不同的电力供应商、天然气和液体存储、确切的纬度/经度位置、每个平面的最小和最大生产能力限制、液化装置的生产变化率等。
在材料领域，信息量是巨大的。这个实验室也可以从数据科学和材料的结合中获益。从实验室过去一年半的研究中发现，材料信息学会给研究的许多项目带来创新。
材料信息学是一个将信息学原理应用于材料科学和工程学的研究领域，以增进对材料的理解、使用、选择、开发和发现。 这是一个新兴领域，其目标是实现各种材料数据的高速、强大采集、管理、分析和分发，以期大大减少开发、生产和部署新材料所需的时间和风险。
材料信息学的春天已经到来，并因材料发展与算法发展之间的联系而正蓬勃发展。
Q&A
在交流访谈的过程中，支队同学们提出了许多有价值的问题，以下是其中一些问题交流的摘录。
Q：请问实验室研究的主要资金来源是怎样的呢？
A：实验室有非常多连接工业生产与大学研究的项目，这其中的资金大部分来源于合作的企业，主要是伍德赛德公司和一些电力供应商，还有少部分资金支持则来自于澳大利亚政府。
Q：作为企业和高校合作的实验室，你们也许会遇到沟通方面的问题，比如企业需要告诉高校他们的需求，高校需要告诉企业这些想法的可行性，请问你们是如何做到高效沟通的呢？
A：作为企业和高校合作的实验室，沟通的确是非常重要的话题。企业提出项目需求，来自高校的学者和来自企业的研究人员在这里保持充分的沟通交流，从而完成项目。在这里，每个人都参与其中，所有人都对项目感兴趣、有话可讲，是保持高效率的关键因素。同时，当企业的需求难以实现时，研究人员会不留情面地提出”This is a stupid idea”，这种直接的沟通避免了无谓的时间浪费。
Q：请问在3D打印设计的过程中，你们会用到仿真软件吗？如果可以仿真为什么还需要使用3D打印机打印工业原型来进行验证呢？
A：好问题！我们当然会使用仿真软件。仿真是设计中极其重要的一环。如果没有仿真，我们很难预知结构受力的合理性，从而让我们的设计效率极其低下。但仅仅有仿真还是不行的，因为”All models are wrong， some are useful.”（George Box），我们最终必然还是要真正制造出一个工业零件的原型，才能完全知晓一个零部件的受力情况与其设计的合理性。
MC3实验室:负碳排放的先锋
当天下午，支队成员来到莫纳什大学化学工程楼，参观了莫纳什碳捕集与转化实验室（Monash Carbon Capture and Conversion， MC3）。
MC3属于Woodside Energy Partnership的一个子项目，致力于二氧化碳的收集与再利用，以减少碳排放，推动“碳中和”目标的实现。
在参观过程中，实验室教授首先介绍了直接空气碳捕集装置（Direct air capture ， DAC）。
它的主要工作机制如下：
（1） 大型风扇从大气中吸入含二氧化碳的空气
（2） 包含特殊化学活性材料的滤网过滤空气，吸收部分二氧化碳，排出低浓度二氧化碳
（3） 关闭空气气道，加热滤网，释放高浓度CO2
经过碳捕集得到高浓度的二氧化碳后，就可以通过其他手段进行二氧化碳的转化了。但传统二氧化碳的转化方法需要极高的温度和压力，这需要耗费大量的电能、热能，使得转化过程的碳排放超出了转化后减少的碳排放，在“碳中和”背景下难以符合人们的需求。
为此，Monash的研究者们提出了三种将二氧化碳转化为一氧化碳的更低碳排放量的工业方法，分别是等离激元催化剂转化法、气相二氧化碳转化法和电化学催化法。当时教授着重介绍了前两种，细节如下。
（1） 等离激元催化剂转化法
研究者们制备大量的四面体形纳米颗粒，并在其顶点涂覆铂（Pt）、银（Ag）等催化元素，通过特定波长的光线照射之后，激发角落上催化元素的未成键电子受迫振动产生大量能量，在局部位置产生极高温度（数千开尔文），使得气体进入等离子态，从而催化二氧化碳双键断裂，进而转化为一氧化碳。
这种方式的优势在于，只需要极少的能量投入就能实现转化（光照即可），仍待解决的问题是纳米颗粒很难长久地附着在基底材料之上，使用过程中纳米颗粒的流失较为严重。纳米颗粒的流失不仅会造成成本的增加，同时也会给使用者的身体健康和环境带来危害（纳米颗粒能够轻松地通过生物体的皮肤，在血液中累积）。［2］
（2）气相二氧化碳转化法
研究人员使用电涡流效应加热吸附了大量催化剂的多孔塞，达到极高的温度，此时通入二氧化碳和水蒸气的混合气体。在高温下混合气体转化为一氧化碳和氢气，供后续工序转化为燃料以再利用。
这种方式的优势在于装置结构简单，反应条件营造较为容易，弊端在于高温使得催化剂容易变性中毒，给其大规模应用带来困难。同时，加热混合气体需要使用电能，目前电能的来源仍较高比例地来自于火力发电，因此并不能减少总的碳排放。在未来，高比例新能源的电网实现之后，这种方式才能够发挥其减碳效能。［2］
产学相连 共致环保
校企合作 互利共赢
支队此行调研了Woodside和Monash大学的校企合作，感受到了校企合作科研的强大。校企合作在很多方面都有优势，例如科学研究、人才培养和资源共享这三个方面。
在科学研究方面，校企合作能够将学术界的前沿研究与企业的实际需求相结合，推动技术创新。通过共同的研究项目，实验室能够探索新的技术、方法和解决方案，从而为行业的发展做出贡献。
实验室根据企业的需求量身定制研究项目，确保研究的方向与实际应用紧密相连。校企合作也可以帮助将高校研究成果更快地转化为实际应用，推进成果转化更快落地。
企业的实际需求可以指导研究方向，而研究成果也可以迅速应用于企业的生产实践，实现双赢的局面。
在人才培养方面，实验室的合作可以为学生提供实际问题的研究机会，培养具有实践经验的人才。学生在与企业合作的过程中，能够更好地理解行业需求，提升解决问题的能力，并增加就业机会。
在资源共享方面，合作实验室可以充分利用学校和企业的资源，包括人才、设施、设备等。这有助于降低研究和开发成本，并加速项目的进展。Woodside at Monash的合作就可以共享双方的专业知识和实验室设施，以及资金来源。
参考资料
［1］ Woodside-at-Monash_2021-Annual-Report_reduced.pdf， https://www.monash.edu/__data/assets/pdf_file/0004/2931034/Woodside-at-Monash_2021-Annual-Report_reduced.pdf
［2］ https://www.monash.edu/woodside/energy-partnership/projects
［3］ https://www.monash.edu/woodside
［4］ https://www.mcarboncapture.com/
http://www.dxsbao.com/shijian/642911.html 点此复制本页地址
