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[成果] 1800120177 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:构筑任何一个单分子器件的基本思路是将单个分子镶嵌在两个电极之间,形成“电极-分子-电极”的纳米连接(单分子裂结器件)。国际上通常是利用金属作为电极来实现这种连接,从而形成“金属电极-分子-金属电极”的连接器件。可以采用两个方法来实现:①采用扫描隧道显微镜(STM)或导电原子力显微镜(CP-AFM)构筑模型器件;②采用纳米间隙的电极对来构建原理性的连接器件。中国已经具备开展单分子电子器件研究的坚实基础,形成了在国际上有重要影响力的实验和理论研究队伍,在功能分子材料、单分子器件制备方法和功能单分子电子器件等方面取得了一系列原创性成果。在此即将获得突破的背景下,该项目汇聚国内主要实验和理论力量,以发展材料在单分子水平上综合物性的原位高灵敏测量技术和制备高性能单分子元件为目标,建立单分子综合物性原位高灵敏测试的可靠平台,提升单分子输运性能及其调控的研究手段和水平。主要研究内容:研究沿着从“功能分子à理论模型à实际器件”这一研究思路,主要研究内容:首先发展高稳定单分子器件构筑方法学,特别是碳基单分子器件和单分子裂结器件,以满足后续器件的功能化和集成。在该基础上,发展单分子器件的综合物性测量技术,并与第一原理新方法相结合,实现光电磁等外场对单分子新奇效应的调控。基于上述工作基础以及微电子器件的基本元器件,借助功能导向的分子工程学,开发实用且高性能的分子电子器件,并实现高密度器件阵列的演示,如图所示。(1)碳基单分子器件的精准制备关键技术的建立。发展制备原子级可控石墨烯纳米电极的方法,利用电极与分子间不同界面,探索异质界面可能引起的新奇量子现象,研究分子材料的本征载流子输运性能和光电转换功能。(2)单分子原位高时间分辨率动力学的研究。结合锁相放大器和高性能示波器发展低噪音、具有纳秒级时间分辨率的电学实时检测技术,研究有机基元反应及超分子组装的动力学过程,揭示和发现反应及超分子组装的内在新机制;揭示生命现象的本征规律,为准确的分子诊断和个性化治疗发展新的可靠途径,为疾病的早期预防、早期诊断和治疗发展关键性技术。(3)单分子电学测量和拉曼光谱的联用表征技术的发展。发展结合微纳加工和电化学沉积的机械可控裂结芯片制备技术,并探索基于二维材料电极的单分子异质结的原位拉曼光谱表征方法。(4)高性能单分子电子器件的研制。沿着“功能分子设计合成→单分子与电极的精准结合→单分子器件电输运性能测试及多场耦合调控”这一思路,重点研究单分子器件在电输运过程中的开关/整流效应、量子干涉、自旋涨落等单分子尺度独特现象,发展电学性能优于传统器件的分子晶体管、分子整流器、分子级自旋元件等一系列新型单分子器件。(5)单分子器件的新理论和新模型。通过对相关理论计算模拟方法的发展和完善,针对单分子自身特性,分子与电极间的耦合以及外场和外部环境对分子影响的系统性考察和研究,探索单分子尺度下可能产生的新奇物理化学现象,建立单分子器件新的理论模型。(6)1000个单分子器件集成的演示。结合CVD生长石墨烯技术和光刻技术,发展基于碳基电极的单分子器件图案化设计和集成策略,探索与硅基芯片兼容的碳基纳米间隙批量加工技术,初步实现1000个单分子器件集成演示。
[成果] 1800120437 安徽
O63 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2017
成果简介:紧密围绕气相分子离子化学反应相关的精确操控与精密测量问题,通过高分辨激光技术与分子离子质谱技术的结合,对化学反应动力学、分子化学键能测量、离子阱间操控以及激光生物大分子结构鉴定展开研究。通过项目的实施,不仅使项目组能够更深入地理解化学反应机理、分子化学键能等重要科学问题,又可从根本上解决离子阱间操控、激光大分子质谱联用和极低温反应环境制备等技术难题。主要研究内容:拟解决的关键科学问题:①极低温度下量子态选择的基元离子-分子反应速率的精确测量;②超越化学精度的关键化合物及反应中间物分子键能的精确测量;③光谱与高分辨质谱技术对功能分子结构的鉴定及其活性的精密测量;④离子阱内生物大分子离子的精确操控、激光精确解离以及结构精确鉴定。主要研究内容为自主研发一系列高精度实验测量装置:①研发量子态分辨的冷原子分子束源装置,对极低温下的基元离子-分子反应速率开展精确实验测量,提高气相化学反应中动力学基本量的精密测量水平;②研发高分辨激光质谱技术,为化学反应研究中亟需高精度化学键能提供数据支持;③研发冷分子离子的精确操控技术,通过高精度、高分辨的光谱和质谱技术,实现关键化合物和反应物分子键能的精确测量,建立高精准定性定量能力的光谱质谱系统,实现靶向的气相离子/分子合成,精密测量功能分子结构及活性,实现化学反应中气相离子行为的精确操控;④研制存储超大离子的离子阱、离子信号非破坏性探测系统,研究离子阱内生物大分子精确操控、激光解离和结构精确鉴定技术,对气相条件下生物大分子结构展开研究。
[成果] 1800120476 湖北
Q51 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:中国在蛋白质动态学研究中发展了一系列高精度、高灵敏度、应用普适度高的新技术新方法,不仅能够在体外对蛋白质的动态构象进行准确表征,还能捕获并研究活细胞水平的蛋白质动态特征。研究揭示了以泛素、多聚泛素为代表的几类重要的蛋白质体系的动态构象及其对应的生物学功能机制;系统揭示了细胞自噬相关蛋白在活细胞的结构和动态过程;在活细胞水平解析了离子通道蛋白的门控机制。(1)发展了一系列高性能顺磁探针,并整合多种技术手段研究蛋白质动态学。(2)发展了在活细胞水平研究蛋白质动态结构的一系列创新方法。(3)发展蛋白质复合体的表达纯化技术,应用冷冻电镜解析了若干高度动态蛋白质复合物的结构并揭示其功能。(4)在活细胞水平系统揭示了细胞自噬相关蛋白的结构和动态过程以及离子通道蛋白的门控机制。
[成果] 1800120496 安徽
R730 应用技术 医院 公布年份:2017
成果简介:随着纳米科技的迅猛发展以及纳米技术产品的大量涌现,自发性或有目的性进入人体内的纳米材料与日俱增,由于自噬而可能产生的生物安全性隐患是纳米科技发展亟待解决的重大科学问题;另一方面,自噬与重大疾病的发生、发展息息相关,通过对纳米材料引发的自噬进行有效地人为调控,有望促进纳米材料在癌症等重大疾病中的诊断和治疗应用,是中国社会发展的重大和迫切需求。项目创新点:针对具有调控自噬能力的纳米材料设计、合成、修饰与优化,深入研究纳米材料调控自噬的机制,重点探索调控自噬纳米材料的生物安全性及其在肿瘤诊疗中的应用,在学术思路、机制研究、方法和应用等方面具有显著创新性:(1)新思路。针对纳米材料的生物安全性及应用潜力,提出“纳米材料调控自噬可提高其生物安全性,并优化其在肿瘤诊疗中应用”的新思路;(2)新机制。围绕纳米材料诱导自噬的生物学效应,深入研究纳米材料调控自噬的纳米共性及其独特生物学机制;(3)新方法。设计具有调控自噬能力的纳米材料,建立评估其生物安全性的指标和方法,并通过表面包裹肽等手段发展可用于肿瘤诊疗的新型纳米材料;(4)新应用。采用新型设计并经过生物安全性评估的纳米材料,应用于肿瘤诊断以及肿瘤化疗增敏和放疗增效。主要科学成就有以下3个方面:(1)发现了纳米材料诱发自噬早期信号和溶酶体命运变化的成因及引发肝脏毒性的独特机制。(2)发明了利用多肽调控纳米材料诱导自噬能力、活化炎症小体、引发毒性效应等,提高纳米材料生物安全性的新型方案。(3)发现了纳米材料进入细胞内导致自噬水平异常升高这一普遍存在的生物学现象,获得一系列具有良好调控自噬性能、且具有肿瘤诊断/治疗/诊疗一体功能共价杂合纳米材料,在体内外治疗应用方面取得了突破性进展。
[成果] 1800120259 湖北
P31 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:收集2008年以来中国东部地区M4.0以上的地震观测报告和波形数据;搜集研究区的人工地震测深解释结果,接收函数以及层析成像结果;收集详细的震例和烈度资料;在汶川余震区、秦岭大别-郯庐断裂带南段完成台址勘选、仪器架设,开展流动观测;如果在研究区域内有中强地震发生,将进行野外应急观测;寻找一定数量的参考地震,利用多种方法对参考地震进行定深,获得较为准确的震源深度;研究建立震源深度与震中烈度的关系的方法;分析理论地震图,研究复杂介质下深度震相的理论走时的计算方法,以及深度震相的波形特征和识别方法;设计JOPENS与深度震相模块的接口程序;调试深度震相测定算法。
[成果] 1800120467 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:由清华大学牵头,联合电子科技大学、浙江大学、中国科学院半导体研究所等国内电子材料、信息器件设计与制备等研究领域的优势团队,针对可延展柔性无机光子/电子集成器件,深入开展可延展柔性化设计理论、基础材料形变机理、功能单元构筑技术、大规模转印制备与集成、性能评价体系等方面研究,突破传统无机半导体器件刚性的瓶颈,实现高性能与可变形两大优点的统一结合,并与健康医疗紧密结合,试图解决重大慢性疾病的长期随体医学信息获取、监测与传输的难题。该项目的特色是多学科的深度交叉,产生了新的学科增长点,形成了一批具有自主知识产权的柔性器件,并初步实现了从科学前沿研究到成果产业转化的全链条发展模式。主要阶段性成果:(1)提出了可延展柔性无机光子/电子器件的三维螺旋互联导线设计和核/壳应变隔离的新理论,实现应变隔离并对器件延伸率提高两个数量级。(2)基于可交换化学键的网络拓扑结构机理,发展了具有多种形状记忆功能的高分子材料,通过温度的调控实现多个形状之间的转换。(3)通过在光电薄膜材料中引入空间上连续周期性变化的应变,实现了对能带带隙的双向连续调控,并利用转印技术制备出具有可延展柔性的砷化镓纳米条带。(4)转印是可延展柔性无机集成电子器件必不可少的制备过程,通过形状记忆高分子材料进行转印印章表面的性能调控,通过在表面设计微结构来调控印章表面与单元之间的粘附,提高对脱粘控制的效率和成功率。(5)研制了超薄类皮肤血氧光电传感器。(6)利用液体转印方法成功将纳米金薄膜与具有微纳米多孔结构的衬底薄膜集成,实现器件防水透气特性,该器件可以长时间对基础体温进行监测。
[成果] 1800120339 北京
TN3 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:面向未来信息领域低功耗、高速度、长寿命及抗电磁干扰的存储与处理器件的发展需求,开展新型半导体自旋耦合电子材料和原型器件研究,突破高质量半导体自旋电子材料的制备技术、自旋电子原型器件加工工艺和光、电、磁等调控技术,获得高居里温度磁性半导体材料和高自旋极化率铁磁金属材料,研制新型自旋电子耦合原型器件,为半导体自旋电子信息理论与技术的发展奠定基础,促进信息存储与处理一体化器件的发展。项目研究意义、目标与主要研究内容:磁性半导体作为构筑未来新型自旋电子器件的重要材料体系,较低的居里温度和载流子迁移率是阻碍磁性半导体走向实用器件的基本材料问题,经过几十年的探索研究一直未有实质性突破。过去的研究摸索表明,传统的材料制备技术似乎很难获得高迁移率的室温铁磁有序的磁性半导体,对电荷和自旋分离引入的磁性半导体研究尚处于起步阶段,半导体中的自旋注入效率仍然偏低。磁性半导体仍然普遍存在居里温度较低、载流子迁移率低、单一磁性元素掺杂且掺杂难以控制等问题而无法实现室温工作的自旋电子器件。为了突破传统磁性半导体低居里温度、低迁移率、电荷和自旋不可分离调控的瓶颈,该项目提出两个不同于传统方法的技术途径来探索制备新型室温磁性半导体,突破居里温度偏低、单一磁性元素掺杂的瓶颈:①利用应力和降低维度等能带剪裁方法实现半金属到半导体的可控转变,并结合磁性掺杂,获得高迁移率室温磁性半导体;②通过共掺方法分别调控载流子和局域磁矩,实现高居里温度、电荷与自旋可分别引入与调控的均相新型磁性半导体材料。并利用原子级、多温区、成分精确可控的生长技术手段,合成结构有序且自旋极化率大于85%的Heusler铁磁金属薄膜及其与半导体的异质结构,实现向半导体中>40%的自旋注入效率,突破自旋注入效率偏低的难题。利用强自旋-轨道耦合作用与界面物理效应,研究多场(磁、电场、电流、光和热)调控低维人工磁性异质结中的自旋翻转与输运过程,进一步研制优化场调控的低功耗、快速响应的新型磁存储与逻辑原型器件。项目的实施将推动中国新型半导体自旋电子材料的发展和相关理论研究与技术的发展,培养一批活跃在半导体自旋电子材料研究领域的中青年人才,掌握若干具有自主知识产权的关键核心技术,提升中国在信息存储和处理技术领域的竞争力,促进中国信息产业的发展以及由此带来的社会经济效益。项目的社会影响力:磁性半导体可利用载流子自旋而非电荷作为信息载体,进行信息的加工处理、传输及存储,是构筑未来自旋电子器件的重要材料体系,受到许多国际著名科研机构的高度重视。但是由于磁性半导体仍然普遍存在居里温度较低的问题,对其自旋的调控、操作等各种功能演示基本上是在低温环境中进行的。而且由于材料中存在大量缺陷和杂质、磁性元素掺杂难以控制等问题,导致材料的载流子迁移率很低,且电荷和自旋也无法分别引入和调控,这些都是阻碍磁性半导体走向实用器件的基本材料问题。如典型的本征磁性半导体(Ga,Mn)As的居里温度仍低于室温,对电荷和自旋分离引入的磁性半导体研究尚处于起步阶段。而探索半导体自旋电子材料中自旋的多场耦合与调控方案,如轨道重构下的铁磁近邻效应、界面效应以及电场、电流、磁场、光场等多场操控自旋的实现,理解并有效调控磁性材料中以及界面处的自旋、晶格、电荷、轨道等自由度的有效耦合,是未来自旋电子技术发展的关键科学问题,在磁存储技术中有着重要应用前景。面向信息存储与处理一体化新型自旋电子器件的发展需求,探索制备具有室温铁磁性、高迁移率、电荷与自旋分离的新型磁性半导体材料,并开展自旋的多场耦合与调控研究,实现高效的自旋注入和若干新型自旋电子器件。项目的实施将推动中国新型半导体自旋电子材料的发展和相关理论研究与技术的发展:从材料基础物理方面,该项目的实施将对具有特殊自旋结构的新材料设计以及自旋相关新物理效应的探索起到重要的推动作用;从探索发展新材料制备技术方面,该项目的实施将推动不同材料制备技术的发展进步,如掌握分子束外延、化学气相沉积以及离子注入/辐照等在平衡与非平衡态生长、掺杂精确可控、以及原子层界面设计等方面的关键核心技术;从发展新型自旋电子原型器件方面,利用新型半导体自旋电子材料,实现向半导体的高效自旋注入、磁翻转的低阈值电压和电流等,则会进一步推动磁存储技术的应用发展。另一方面,新型半导体自旋电子材料的研究与自旋的多场耦合与调控研究总是相辅相成,轨道重构下的铁磁近邻效应、界面效应以及电场、电流、磁场、光场等多场操控自旋的实现,不仅会进一步丰富多场调控磁性的相关物理研究,也为研制低功耗的新型半导体自旋电子原型器件提供了可能的物理实现方案。通过超高密度信息存储与处理的新材料、新原理、新技术及新器件的探索研究,将培养一批活跃在半导体自旋电子材料研究领域的中青年人才,有力增强中国在这一领域的综合研究实力,掌握若干具有中国自主知识产权的关键核心技术并推动相关领域的学科发展,提升中国在信息存储和处理领域的国际竞争力,促进中国信息产业的发展,对关系国家和个人信息安全的未来信息技术产生深刻影响。
[成果] 1700260366 安徽
P42 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于空间物理学研究领域。 中高层大气是地球大气向空间过渡区域,是日地空间的重要组成部分,涵盖了具有应用需求的“临近空间”区域(20-120km)。随着中国在该区域新型武器实验的日益频繁,对该区域环境保障提出了迫切需求。中高层大气受到电离层的调制,也受到来自地面因素与对流层气象活动影响,其耦合机制的研究对于建立和完善中高层大气模式,推动“临近空间”天气的预报与服务具有重要的意义。但是,中高层大气以分子为主、清洁、干净,探测中高层大气在国内外都是具有很大难度的挑战。 该项目主要基于自主发展的具有国际水平的系列激光雷达探测,结合卫星和其他辅助地面观测数据,通过统计和个例研究并结合理论建模,在如下几个方面取得了原创性成果: (1)揭示了中间层突发金属层的形成机制,证认了电离层等离子环境对于中性大气的影响,给出了空间因素可以作用到中高层大气的直接证据。 (2)完善了对流层-中高层大气垂直耦合链条的研究,从观测和模拟研究两个角度证实了低层大气经由重力波实现的对中高层大气动力学和气候学过程的调制。 (3)深化了热层高度中性大气与电离层耦合研究,提出了热层赤道异常形成机制的新观点,提高了热层大气密度预报精度。 (4)实现了国内首次中高层大气风场的连续观测,解决了中高层大气耦合研究的动力学参数的探测难题。 成果(1)与(3)研究了中性大气与非磁化等离子、准磁化等离子的耦合机制,是等离子与中性大气相互作用的核心问题;成果(2)研究了低层大气通过动力学过程对中高层大气的调控,是垂直耦合研究中的主要科学问题;成果(4)在国内首次实现了激光雷达对平流层风场的连续观测,为中高层大气耦合研究提供了关键参数。 该项目是在国内完成的,8篇代表性论文SCI他引88次。
[成果] 1700320016 安徽
O41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:量子信息科学是二十世纪八十年代兴起的交叉学科,是量子力学应用到信息领域的产物,量子信息具有经典信息不可比拟的优势。量子纠缠是量子信息领域独有的资源,是量子信息优于经典信息的核心所在。近年来随着量子信息技术的迅猛发展,反过来促进了人们对量子物理中基本问题的研究,其中一些基本问题,如EPR佯谬和不确定关系等,是近百年来量子物理学术界一直争论的焦点。该项目组从2006年起致力于发展量子信息技术并用于研究量子物理中的基本问题,至2012年已取得若干成果。主要科学发现如下:制备出光的波粒叠加状态,挑战玻尔互补原理设定的传统界限。实验验证纠缠辅助熵的不确定关系,并证实在待测粒子的“量子信息”事先被存储的情况下海森堡不确定关系能够被违背。该发现点加深了人们对量子物理基本问题的理解。实验实现开放量子系统环境调控,并观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象。该发现点将有力地推动纠缠态调控、耗散式量子计算及量子计量学等方向的研究。实验发现量子关联可以不被环境所破坏并验证量子关联演化过程中的突变现象,同时实验证实Lindblad于1973年提出的每个量子态的经典关联一定大于等于其量子关联的猜想是错的。观测到量子纠缠的崩塌与复原现象。该发现点将推动量子纠缠与量子关联的物理学研究。实验实现八光子纠缠态,并演示八方量子通信复杂度实验。研制出三明治型固态量子存储器并实现光子偏振态的固态量子存储,保真度达到99.9%。三明治型设计已被国际著名研究组(如瑞士的Gisin组)所采用。实验解决了对任意量子纠缠在噪声信道中演化进行有效描述的难题。该发现点对量子纠缠网络具有重要意义。该项目自2006年1月1日至2012年9月30日共发表SCI论文82篇。其中8篇代表论文包括Nature子刊5篇,Physical Review Letters 3篇,代表论文共被SCI他引505次。“观察到光的波粒叠加状态”成果被选为Nature Photonics封面故事文章并被Nature Photonics, Nature Physics,NatureCHINA,Newscientist等世界著名科学杂志媒体广泛报道。“实验实现纠缠辅助熵的不确定关系”成果被NatureCHINA网站亮点报道。“观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象”成果被Nature Physics的News & Views栏目专门报道。20篇主要论文共被SCI他引714次。该项目的两篇代表性论文“观察到马尔科夫环境到非马尔科夫环境的突变现象”和“实验发现量子关联可以不被环境所破坏”入选ESI Hot Papers。在该项目研究的基础上,研究组一篇博士论文入选全国百篇优秀博士论文,一人入选教育部长江学者特聘教授,两人入选国家杰出青年基金获得者,一人入选国家优秀青年基金获得者。
[成果] 1700050886 浙江
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目系统研究了几类具有广泛物理背景的非线性双曲系统,包括气体动力学Euler方程组、Keyfitz-Kranzer方程组、非线性变分波方程组等,主要贡献在于:通过构造合适的强、弱熵的线性组合导出紧性以及流函数正则化等新思想,解决了欧拉方程组广义解存在性问题;出版了国内同类题材的唯一专著《双曲守恒律和补偿列紧方法》,为国内研究生、青年数学工作者学习补列紧理论、从事有关的学术研究提供了极大方便;提出新的思想,改进推广了补偿列紧理论已有框架,并将这一理论首次成功应用到一类多个方程的双曲守恒方程组上;用一种简单方法对一般情形修改了著名数学家J. Glimm(前美国数学会主席)和G.Q.Chen(牛津大学首席教授)在数学物理学顶尖杂志CMP(1996)中的证明结果;建立了一类非线性波方程的柯西问题弱解及退化双曲问题经典解的整体存在性。该项目的相关成果发表在国际数学顶尖期刊如ARMA、SIAM J.Math.Anal.、JFA等上,出版专著1本,获2012年度浙江省自然科学学术奖一等奖,杭州市自然科学优秀学术成果奖一等奖和浙江省高校自然科学成果奖二等奖各1项。
[成果] 1700320079 安徽
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于材料科学、材料合成与加工工艺学及其与纳米科技的交叉研究领域。国内外研究现状和趋势表明,有关纳米结构单元的可控制备和集成组装技术远远滞后于应用需求,纳米结构单元的可控宏量制备及宏观尺度组装体功能化已成为制约其实际应用的瓶颈,并已成为材料科学、化学、物理等学科的交叉研究领域的主要挑战之一。该项目围绕纳米科技领域亟待解决的宏量制备与组装体功能化中存在的关键科学问题,在国际上率先深入而系统的开展了纳米结构单元的可控宏量制备及组装体功能研究,在纳米结构单元的宏量制备及宏观尺度组装体功能研究两个领域作出了创造性的贡献。主要科学发现点如下:建立和发展了纳米结构单元的宏量制备新方法。首次建立了水热碳化法宏量制备10升以上碳纳米纤维水凝胶和气凝胶的新技术,被《德国应用化学》选为研究亮点,并被国际同行用作模板制备了多种新型先进能源转换与存储材料;发展了化学转化法制备一系列纳米线的新技术,受到国际同行的广泛关注。实现了不同维度纳米结构单元的制备、复合与组装体制备。发展了特种磁性纳米颗粒组装体及核壳结构制备的新方法;建立了新型磁性石墨烯-四氧化三铁及聚乙烯醇-银纳米晶复合组装材料的制备新方法;将其应用于核磁共振成像造影、油污及重金属离子的去除等。多次受到美国《化学评论》评述的高度评价。建立了纳米结构单元的界面可控组装及宏观组装体制备的新方法。发展了界面组装法制备宏观尺度纳米线膜的新技术,成功将一系列无序纳米线(管)组装成有序纳米线(管)膜,被国际同行称为“代表一种普适制备多种有序纳米线膜的技术”;建立了二维纳米片界面组装宏观尺度层状功能复合膜的制备方法,被NPG Asia Materials选为研究亮点。相关成果入选2013年《科学发展报告》中“中国科学家代表性工作”。该项目已在国际上产生广泛的影响,受到国际学术界的广泛关注和认可。8篇代表性论文(包括Angew. Chem. 2篇,JACS 2篇,Adv. Mater. 1篇,篇均IF = 12.29)被SCI他引1182次,他引次数超过200次的2篇,篇均他引148次,4篇入选ESI Topl%。20篇主要论文(包括Angew. Chem. 3篇,JACS 2篇,Adv. Mater. 6篇,篇均IF = 16.04)被他引2694次(其中被IF>10的期刊引用353次),单篇SCI最高他引317次,其中分别有3篇和9篇他引超过300和100次,10篇入选ESI Topl%高被引论文。应邀为Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Adv. Mater.发表综述10篇,撰写英文专著4章,授权专利6项。应邀在重要国际学术会议上做特邀报告36次(美国高登学术研讨会3次)》研究成果曾获得2014年度安徽省自然科学一等奖。该项目组成员中1人入选中组部青年千人计划,1人获全国优博论文奖,4人获中国科学院优博论文奖,3人获中国科学院院长特别奖。
[成果] 1700310035 河北
X92 应用技术 环保、社会公共安全及其他专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:侧壁无开口封闭空间作为特殊受限空间形式,广泛存在于舰艇船舶、装甲车辆、地下建筑等具有火灾危险的空间,而现有火灾燃烧与烟气输运动力学建立在具有门、窗等侧壁开口受限空间火灾实验研究的基础上,处于稳态燃烧状态,不适用于侧壁无开口封闭空间火灾预测,严重制约了侧壁无开口封闭空间防火与灭火设计的科学性。针对上述问题,项目组以国家自然科学基金面上项目、河北省自然基金项目、火灾科学国家重点实验室开放课题、灭火救援技术公安部重点实验室青年基金项目为依托,对侧壁无开口封闭空间火灾燃烧与开口流动耦合作用机理和火灾燃烧与烟气输运动力学展开实验研究,经过5年研究,取得的创新性成果如下:建立了顶部开口可变的侧壁无开口封闭空间火灾实验台,发现了侧壁无开口封闭空间池火燃烧速率及脉动频率均小于开放空间值的特点,发现了池火燃烧与开口流动的耦合作用现象,定义了水平开口流动模式与火焰燃烧模式,系统揭示了开口、火源及其空间位置等因素对池火燃烧的影响规律。发现了火焰游走火行为,基于侧壁无开口封闭空间池火在薄油池燃烧情况下存在沸腾燃烧行为分析,揭示了小尺度薄油池火沸腾燃烧机理,以及游走火与沸腾燃烧的关系,填补了该研究内容的空白。发现了侧壁无开口封闭空间池火火焰振荡燃烧和游走燃烧现象,揭示了池火燃烧的动力学机理和开口、火源及其空间位置等因素对侧壁无开口封闭空间池火闷熄行为影响规律。基于极限氧指数概念建立了侧壁无开口封闭空间火焰自熄灭时间理论模型,揭示了顶部开口流动与池火熄灭行为的内在影响机制,基于量纲分析建立了耦合空间尺寸、开口大小和火源面积的池火自熄火预测模型,填补了该研究内容的空白。研制了烟气光学密度测量装置,发现了侧壁无开口封闭空间火灾烟气光学密度先升高后降低的变化历程,即空间烟气光学密度存在最大值,当火焰游走行为出现时,烟气光学密度明显降低的特殊现象,印证了火焰游走行为机理假设。定义了烟气光学密度特征参数,基于物质守恒方程,揭示了火源尺寸、空间尺寸和顶部开口大小对火灾烟气光学密度特征参数的影响规律,建立了4种侧壁无开口封闭空间火灾烟气光学密预测模型,填补了该研究内容的空白。发现了侧壁无开口封闭空间火灾烟气填充规律,揭示了火灾烟气运动的动力学机理,基于动量和能量守恒方程,建立了2种适用于侧壁无开口封闭空间烟气填充时间预测模型。发现了侧壁无开口封闭空间火灾烟气光学密度、烟气温度和烟气层气体组分浓度的空间分布规律与差异特性,即烟气光学密度在烟气层竖直方向上均匀一致,气体温度在烟气层竖直方向上等梯度变化,近火源位置的氧气浓度高于远火源位置的空间烟气分布规律。结合烟气填充时间预测模型,建立了侧壁无开口封闭空间火灾烟气温度和烟气光学密度分布预测模型,填补了该研究内容的空白。
[成果] 1700260271 安徽
G26 应用技术 文物及文化保护 公布年份:2016
成果简介:项目针对出土灰化纺织物保护重大技术难题,研发一整套保护古代灰化纺织物的技术和方法,建立灰化纺织物灰化度评估的指标体系,为纺织品文物保护提供关键技术。 项目的主要内容如下: 出土灰化纺织物现场保护关键技术研究:主要研究内容包括针对灰化纺织物出土时环境条件剧烈变化造成损害的保护技术措施研究,研发考古发掘现场出土急需的灰化纺织物提取和现场临时加固关键技术。研究考古现场临时加固和定型保护技术,通过临时加固剂处理或整体搬迁,移入实验室,进行后续的保护,同时研究制定相应的技术规范或标准。 灰化纺织物分析检测关键技术研究:该项研究在调查国内外文献、有关古代纺织物检测的技术和标准的基础上,采用人工模拟老化方法,研发适用于灰化纺织物材料、工艺、成分等方面的分析检测技术和方法,以便为保护措施的选择提供技术支持,并制定相应的分析检测技术标准。 灰化纺织物的灰化原因及综合保护技术研究:研究灰化纺织物发生灰化的原因,采用建立纺织物灰化反应模型、拟定反应机理、推导动力学方程、验证反应机理的研究模式,研发灰化反应抑制剂,总结并制定纺织物灰化抑制剂的产品标准及工艺操作规范;研发阻止灰化纺织物收缩的定型材料;针对纤维已高度断裂的灰化纺织物,拟采用的高分子单体或预聚体渗透,在灰化纺织物本体上聚合的加固技术,属于反应型的高分子加固剂,具有对损伤部位修补的功能,能够达到对灰化纺织物定型和加固的目的。 粘连灰化纺织物揭取技术研究:通过文献调研,了解国内外关于纺织物揭取剂,研发适宜于出土灰化纺织物的揭取技术。 灰化纺织物灰化度评估:通过电子顺磁共振检测结果,定义灰化度:D(C)=ln[30H/(α*m)]; H为丝织品信号峰高,α、m分别为信号放大倍数和样品质量(mg)。灰化度数值越大表明样品灰化程度越高。 项目研究成果,已出版专著一本,取得2项发明专利和1项软件著作权,制定行业标准1项,在研行业标准1项(报批阶段)。 专利为:一种用于古代丝织品文物的加固液及加固方法,授权号为:CN102797154A;一种用于纺织物灰化反应抑制剂超氧化物歧化酶/海藻糖复配剂在纺织物上的应用,授权号为:CN102877299A。 软件著作权为:纺织品类文物病害评估专用软件V1.0,登记号为:2011SR032345。 行业标准:龚德才等,WW/T 0059-2014,可移动文物病害评估技术规程--纺织品类文物,2014.4.24.在研行业标准:龚德才等,馆藏丝织品材质老化程度测定--红外光谱分析法(报批阶段). 利用项目取得的研究成果,已完成对六安战国墓出土丝绸、荆州八岭山采石场战国墓M4、芜湖南陵县铁拐村北宋墓出土丝织品等考古发掘出土丝织品文物的保护,取得了良好的效果,获得了较大的间接经济效益和社会效益。通过推广应用,使大批珍贵纺织品文物得以有效保护,为“文明探源工程”及日后其他的考古发掘中实物史料的获取、信息采集提供技术保障。
[成果] 1700260339 安徽
[N941, O15] 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目“复杂网络上典型动力学的研究”隶属于数学与物理交叉的新兴学科:复杂网络科学领域。主要研究复杂网络上的疾病传播、演化博弈以及同步可控性问题。如何基于复杂网络研究传染病动力学、如何基于复杂网络研究演化博弈中的合作行为、以及如何针对不同的网络结构给出系统同步的条件,这些是复杂网络领域的一些典型而又基本的问题。该项目围绕这些问题开展研究,取得以下结果,推动网络科学研究的发展。开展复杂网络上传染病动力学的研究:率先系统地研究了传播过程中个体的行为反应与传染病动力学的相互作用。代表作[1]被国际权威科学新闻媒体Sciencedaily(http://www.sciencedaily.com/releases/2010/02/100211084834.htm)。意大利顶级科学家S. Boccaletti等人在综述Physics Reports 544 (2014) 1–122(顶级综述杂志,影响因子为22.91)中特别强调此工作的重要发现,同时著名学者王震等人在Physics of Life Reviews(影响因子为7.478)也再次强调该工作的创新之处,SCI他引36次。代表作[3,4,6,7,8]以及核心论文[14]深入、系统地研究了行为反应、网络结构、补贴策略与传播动力学的影响,这部分的工作得到国内外同行的广泛关注。在短短的时间内被SCI他引59次。国外著名学者C. T. Bauch (疾病与行为反应的奠基人,在science发表本方向的论文),J. Gomez-Gardenes,D. Broder-Rodgers,E. Verheggen, E. Fukuda,香港Jiming Liu教授课题组,复旦大学李翔课题组,浙江大学夏永祥课题组,兰州大学吴枝喜课题组,华东师范大学刘宗华等课题组在这些工作基础上进一步开展研究或多次引用。代表作[3]被Chaos编辑作为亮点推荐。深入研究复杂网络上相关传染病模型的传播阈值及相应的控制策略。代表作[5]率先基于复杂网络研究疾病的非线性传播率对传播阈值的影响,被SCI他引28次。国外学者F. Roshani借鉴此方法研究谣言传播。核心论文[11]建立复合种群动力学模型研究人口移动对传播阈值的影响,桂林电子科技大学李科赞教授在CNSNS 22 (2015) 596–604中引用此论文佐证人口移动对传播阈值的影响。核心论文[12]首次提出删边的免疫策略,该方法被福州大学著名学者杨涵新等人用来研究路由问题。核心论文[17,18]提出的多阶段模型被武汉大学丁莉等人进一步推广(Physica A, 444, (2016), 1041)。结合时间滞后效应,建立了疾病传播与网络共同演化模型。核心论文[13]系统研究了传播过程中个体间的断边、恢复以及时间滞后效应对网络结构和传播动力学的影响,发现了Hopf分叉等现象,该工作被Y. Qin在文献Applied Mathematics and Computation 261 (2015) 206–215着重强调。深入研究网络结构以及期望对演化博弈中合作行为的影响:系统研究期望对网络结构、合作频率的影响。代表作[2]首次提出基于期望的断边重练机制,发现该机制一方面可以导致网络结构呈现异质性,另一方面使得合作频率提高。该论文入选2011年Europhys. Letters最佳论文集。被SCI他引51次。演化博弈专家M. Perc(Scientific Reports, Phy. Rev. E, AMC, Plos One等权威杂志编辑)等人在综述J. R. Soc. Interface, 10, 20120997,( 2013),(综合类权威杂志)中重点介绍此代表作。核心论文[10,19]提出基于期望的演化动力学模型,发现随机共振等现象。被SCI他引17次。该文被M. Perc,奥地利学者T. Hadzibeganovic,日本J. Tanimoto课题组,北京大学王龙课题组等多次引用。研究不平等分配机制对合作行为的影响。核心论文[9,20]研究表明适当的不平等机制和含权重的条件策略可以促进合作,被SCI他引20次。核心论文[11]被浙江工商大学朱平在Plos one, 9, e95169, (2014)中特别评价此论文,同时网络博弈方面著名专家M. Perc在综述J. R. Soc. Interface, 10, 20120997,( 2013)中也引用此代表作。核心论文[20]被山西师范大学王祎玲教授在Chaos, Solitons & Fractals 56 (2013) 96–100中强调。研究了复杂网络的牵引控制条件和提高网络同步能力的方法:率先发现离散系统比连续系统更难以实现牵引控制。核心论文[13]被作为典型论据说明离散动态网络不利于牵引控制,美国学者V. Mwaffo,巴西学者T. H. Cupertino以及东北大学宫大为等人以该文结论佐证离散系统牵引控制的艰难性。
[成果] 1700260043 安徽
TK2 应用技术 技术检测 公布年份:2016
成果简介:电站锅炉作为火力发电厂的三大主机之一,其安全性直接影响着整个火力发电厂的安全运行。电站锅炉承压部件事故已经成为影响电站锅炉以及火电机组长周期安全运行的主要原因。而锅炉联箱又是电站锅炉的重要部件,在运行过程中它要承受高温高压介质的作用,且由于联箱的结构和受力状况比较复杂,长期运行后联箱筒体及其管接座还易产生裂纹等缺陷,从而导致联箱筒体和管座焊接接头开裂或变形,以致引发严重的事故,危及机组安全运行及人身安全。因此,研究电站锅炉联箱典型损伤模式与诊断方法,对电站锅炉的事故预防和保障安全运行具有重要意义。 该项目为国家质检总局2011年科技计划项目,项目主要研究内容和研究成果包括以下几个方面: 对电站锅炉联箱常见缺陷案例进行了统计分析,并从损伤机理出发,提出了联箱的四种典型损伤模式,即材料老化、蠕变、疲劳和腐蚀。 为了更加准确地掌握联箱材料长期服役后的显微组织变化,该项目对不同服役年限的联箱试样进行了金相显微组织分析,并且结合EDS能谱和硬度分析,发现联箱内壁蒸汽腐蚀产生的脱碳层比氧化皮的性能更加稳定,并首次提出了脱碳层作为监测联箱蒸汽腐蚀新的技术思路。 该项目还选取典型联箱用材料对其进行了高温蠕变试验和疲劳试验研究,利用外推法得到了12Cr1MoVG和SA-335 P91的10万小时的高温持久强度和蠕变极限值,并且通过疲劳试验确定了SA-335P91的循环应力强度因子门槛值ΔK(10-7)。 针对每种典型损伤模式的主要影响因素,该项目提出了联箱典型缺陷的诊断方法和防控措施。国内对电站锅炉联箱的研究主要集中在寿命损耗、寿命预测及管理方面,对电站锅炉联箱典型损伤模式及其防控措施的研究较少。该项目的研究内容及研究成果,在国内未见与此有相同的文献报道,项目研究成果处于国内领先水平。 该项目共培养硕士研究生和博士研究生各1名,申请实用新型专利1项(专利名称:小口径管轧制缺陷超声波探头及配套使用的试块)和发明专利3项(其中1项已授权,2项已由国家知识产权局受理),发表论文5篇,其中1篇论文获中国特种设备检验协会主办“首届电站锅炉[超(超)临界锅炉用材料]技术论坛”优秀论文。此外,国家质检总局特种设备安全技术规范-TSG G7001-2015《锅炉监督检验规则》在制订联箱监检的有关条款时,也采纳了该项目的部分研究成果。 依据项目研究成果,检验单位完善了锅炉联箱检验工艺和检验方案。项目研究成果先后在淮浙煤电有限责任公司凤台发电分公司、安徽马鞍山万能达发电有限责任公司、亳州瑞能热电有限责任公司等单位的锅炉检验中得到了良好应用,检验过程中发现多处联箱重大缺陷,为使用单位消除了安全隐患,产生了巨大的经济效益和社会效益。
[成果] 1700320332 天津
O34 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于实验固体力学学科。微尺度力学实验是力学与材料和微电子等学科共同关注的前沿领域,该领域面临的瓶颈问题是缺少对微小尺度高分辨力学场测量和表征方法,因此直接影响到对材料跨尺度力学性能关联中内在规律的深刻认识。在两个国家自然科学基金重点项目的连续支持下,项目团队紧密围绕微尺度力学实验领域中的难点问题开展研究,取得如下创新性成果:1.建立了微尺度实验力学高分辨测量新方法。原创性提出拉曼光谱碳纳米管面内应变测量理论与方法,实现了微区三个面内应变分量全场高精度测量;建立了国际上空间分辨率最高的同步辐射层析(SR-CT)力学测量方法与实验系统,实现了高温环境(1700℃)材料内部微结构三维变形信息测量,空间分辨率比国际同类工作高出4倍;提出了多尺度探针力学测量新方法,攻克了微力测量的难题,基于自主研制的实验装置在国际上首次实现了石墨层间高速滑移和解离能的定量测量,美国物理学会网站对此作为“亮点”研究进展给予报道。2.提出了变形场实验数据分析新方法,解决了力学参量识别与时序分析中数据处理的难题。提出了“基于实验的力学参量识别分析”新方案,解决了金属基复合材料微结构法向与切向界面力学性能参数定量测量的难题。提出了“时间序列散斑”的概念,建立了时域变形中时间轴光学干涉测量机制与测量系统,解决了时序测量中变形场海量数据分析的问题,日本著名学者Nishino教授在应用后评价“该方法提供了更高空间分辨率的变形信息”。3.实验发现了两类材料微尺度力学变形新现象,为跨尺度材料力学性能关联表征提供了重要实验证据。实现了铜箔材料断裂韧性尺度效应的精细测量,首次给出了综合反映微结构与缺陷影响的断裂韧性随箔膜厚度变化的实验曲线,分析给出了材料跨尺度强韧度性能的内在机制;首次实现了合金材料锯齿形屈服滑移带全场与局部场的时序测量,发现了带外收缩与带倾斜方向对称迁移的新现象,揭示了微结构塑性失稳的内在力学规律,建立了相应力学模型,印度科学院院士Ananthakrishna教授认为该实验发现“确定了三种塑性变形带”新现象。成果建立了微尺度变形场高分辨测量的新方法,得到国内外学者的积极评价与后续研究。J Raman Spectrosc主编Nafie评价拉曼光谱研究“建立了面内应变测量新方法”,英国皇家工程院院士Withers评价同步辐射“给出了材料内部微小结构变形演化的实验过程”,国家自然科学基金重点项目结题专家组评价该项目在微尺度力学领域“取得了创新性突出的研究成果”;项目成果中20篇核心论文他引686次,其中SCI他引448次,8篇代表论文他引339次,其中SCI他引219次;应该领域重要国际学术期刊Exp Mech和Opt Laser Eng等邀请任特邀主编,合作主编专辑5部,国际学术大会特邀或邀请报告22次;获教育部自然科学一等奖1项,成果引领了微尺度力学实验新方向的快速发展。
[成果] 1700260369 安徽
P 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:安徽沿江地区矿床类型多样且典型,岩浆岩出露齐全,是成岩成矿理论研究绝佳之地。该项目组选择安徽沿江地区铜、金等矿床和岩浆岩作为研究对象,应用多学科多技术方法,通过长期的研究,取得了3个创新性成果:1.安徽沿江地区岩浆岩成因及构造背景;2.安徽沿江地区金属矿床成矿机制;3.安徽沿江地区成岩成矿作用的地质年代学。成果1主要包括:通过系统的岩石学、元素-同位素地球化学研究,厘定了沿江地区与铜、金矿床密切相关的早期闪长岩类为埃达克质岩,并进一步限定含矿埃达克质岩源区特征(俯冲洋壳部分熔融),建立了识别这些中酸性岩体是洋壳重熔还是陆壳重熔的埃达克岩的标志,并指出俯冲成因的埃达克岩成矿的专属性,为该区铜、金多金属矿床的勘查提供了理论支撑;指出与沙溪大型斑岩铜矿床成因相关的130Ma闪长岩体,为典型的埃达克岩,是沿江地区唯一具有亏损同位素特征的中生代成矿斑岩体,为中生代俯冲大洋板片部分熔融的产物;通过对沿江地区基性岩的元素-同位素地球化学示踪,限定本区晚中生代岩石圈地幔具有同位素富集的性质,揭示出在130Ma以前,主要是岩石圈地幔和壳幔混合物质参与了岩石形成,在130Ma以后,软流圈物质的显著贡献,130Ma前后为本区火山岩集中喷发的时期,可能代表拉张的峰期;确定了沿江地区庐枞、繁昌-宁芜等盆地火山岩成因、构造背景及成矿意义;建立了沿江地区中生代岩浆作用的构造成因模式。成果2主要包括:安徽沿江地区是中国重要的铜、金、铁等金属矿床聚集地,但其矿床成因一直存在争议,该项目提出该区铜、金等金属矿床成因与太平洋板块俯冲有关;首次在贵池抛刀岭发现独立斑岩型金矿床;对铜陵地区典型矿床进行了硫化物矿物学、年代学和地球化学研究,制约了这些典型矿床的成因;通过质子探针和电针探针分析,获得沙溪斑岩型矿床伴生金的微粒大小及赋存状态,为金的综合利用提供了科学依据;明确了安徽贵池地区沉积锰矿为热水成因。成果3主要包括:利用锆石SHRIMP和LA-ICPMS等定年方法,建立了沿江地区中生代岩浆活动精细年代学格架;利用硫化物Os-Os或Re-Os等定年技术给出了沿江地区金属矿床首个直接定年数据,为本区金属矿床成因提供了年代学制约。该项目组承担国家973、国家自然科学基金、中国科学院创新及安徽省国土资源厅基金等多项项目,发表科研论文60余篇,SCI收录论文30篇,EI收录论文5篇,并在本区组织编辑出版《International Geology Review》专辑一部,其中20篇主要科研论文SCI总被引频次为388次,总他引频次为249次。项目组成员获得国家自然科学基金杰出青年基金、中科院百人计划等称号,并多次被特邀国际性大会学术报告。项目成果在国内外同行中产生重要影响,并为铜陵、贵池及庐枞等地区外围和深部找矿提供了理论和技术支撑。
[成果] 1700320078 上海
TK1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于工程热物理学科。化石燃料(主要为碳氢燃料)和生物燃料的燃烧是全球一次能源的首要来源和大气污染物的主要排放源。美国科学院和工程院双院士H.W. Emmons在1971年第13届国际燃烧会议大会特邀报告中指出“燃烧本质上是伴随放热和发光的反应”,着火、熄火和污染物排放等关键燃烧特性都与燃烧中间产物的组成及其反应机理密切相关,先进发动机研发所依赖的燃烧数值模拟工作也迫切需要高预测性的燃烧反应动力学模型。自18世纪70年代拉瓦锡在燃烧中发现氧气并创立燃烧学以来,国际燃烧学界一直致力于全面诊断燃烧中间产物和建立高预测性燃烧反应动力学模型。针对这一难题,该项目提出了从革新研究方法、发现关键中间产物到建立燃烧反应动力学模型的学术思想,并应用于国际前沿燃烧学研究和国家重大科技需求,取得了以下主要科学发现:1.发展了基于同步辐射的燃烧诊断方法。实现了对层流预混火焰中自由基、活泼分子、同分异构体及多环芳烃的全面探测,并将这一新方法拓展应用于热解、氧化和扩散火焰等其他主要燃烧研究体系,从而解决了国际上对燃烧中间产物全面诊断的难题。2.发现了一系列重要燃烧中间产物并揭示了相关燃烧反应机理。在碳氢燃料和生物燃料的火焰及热解中发现了烯醇,并发现烯醇是醛、酮类污染物的重要前驱体;在碳氢燃料低温氧化中发现了过氧化物,证实了过氧化物在燃料低温氧化机理中的关键作用;探测到了聚炔烃、苄基分解新产物和大量自由基,揭示和验证了一批涉及燃料氧化、分解和污染物生成的关键燃烧反应机理。3.揭示了多类典型燃料的燃烧反应动力学特性并建立了燃烧反应动力学模型。通过对多类典型碳氢燃料和生物燃料燃烧反应动力学特性的系统探索,揭示了燃料分子结构对关键中间产物和污染物的影响及其中的动力学机制,建立了多类典型碳氢燃料和生物燃料的燃烧中间产物数据库及燃烧反应动力学模型,并应用于国际知名燃烧学者的前沿科学研究和中国航空推进技术相关重点研发单位的燃烧室数值模拟工作。该项目在国际燃烧学界两大权威期刊Combust. Flame和Proc. Combust. Inst.上发表论文36篇。8篇代表性论文和20篇主要论文分别被SCI他引311次和624次,其中代表性论文[1]、[3]和[5]为ESI高引论文。
[成果] 1700320261 北京
V 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:航空交通网络是不同航空器从起飞到降落全过程飞行航路构成的复杂立体空中高速路网。态势获取与调控是保障航空交通网络安全有序运行的重要研究问题。由于环境强约束性、个体高异质性和网络紧耦合性导致航空交通网络态势时空演变,航空交通网络态势获取与调控面临巨大的理论挑战。该项目在国家自然科学基金和973计划项目支持下,围绕航空交通网络态势演化和优化的基础性问题进行了十余年的系统研究。在系统层发现交通网络态势的演变规律,在个体层揭示交通对象行为特征的映射机理,在运控层提出支持航空交通网络运行调控的优化方法,构建了航空交通网络态势演化与优化的理论方法体系。主要成果如下:交通网络态势的多尺度演化生成理论:创建了交通环境与个体行为的共演化模型,揭示了自主异质个体的协作机理及对系统态势演变的等价性影响,提出了跨尺度的交通态势演化生成方法,发现了交通网络在任一指定区域内保持安全有序运行的容量界,为多尺度动态交通态势的准确获取奠定重要的理论基础。欧洲科学院院士M. Perc教授指出该项目的方法“得到了最优的性能”。个体行为特征的映射机理与建模:发现了个体行为与特征关联性的层次计算关系,构建了个体特征到行为映射的树状集成计算模型,提出了变化场景下交通对象关联检测方法,克服了平台与对象双重运动时交通对象行为快速准确获取的计算难题。IEEE Fellow,韩国工程院院士J. Kim教授评价该项目的工作是一个“有竞争力的系统”。大规模复杂耦合网络的优化调控:建立了航路网络结构与交通流量的耦合模型,首次从航路网层次发现了航空交通流量的时空演化规律;通过构建层次化的近似解耦合机制,提出了航空交通的结构-流量一体化优化调控方法,为大规模紧耦合航空交通网络的精细化调控提供了坚实的理论方法。国际智能交通领域著名学者、截尾理论创立者R.N. Mantegna教授等在多篇综述论文中评价该项目的工作是“最早的”,“非常新颖”。项目取得的交通网络态势多尺度演化、个体行为特征映射集成计算、大规模复杂耦合网络优化调控等新理论、新方法,为高效的航空交通网络运行调控提供了基础理论与方法依据,引领形成了一个新的“航路网络演化动力学”分支研究方向,有力推进了信息、航空、交通等相关学科发展。8篇代表性论文SCI他引470次,20篇主要论文SCI他引810次,单篇最高SCI他引174次,1篇论文入选ESI高被引论文。3人担任智能计算领域顶级期刊IEEE T-EVC等8种国际SCI期刊的副编。研究成果应用于:1)全国航班协同运行控制,将全国飞行流量协同运行精细化调控提升到分钟级水平;2)机载气象探测平台多机协同,在2015年“9.3”阅兵人工影响天气保障中发挥了重要作用;3)无人机重点型号安全飞行,在特定区域监视等重大任务中发挥了关键支撑作用。部分研究成果获2015年度中国电子学会自然科学一等奖。
[成果] 1700260274 安徽
TL3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2016
成果简介:核电软件自主化是国家核电竞争力的关键标志之一。中国核电软件一直被美、法等核电强国垄断,长期依赖进口,自主化严重不足。核电软件、核燃料以及核电关键设备自主化共同构成中国核电“走出去”战略实施的三大瓶颈,严重制约中国核电安全高效发展。 针对此迫切需求,项目组在国家“973”计划、国家自然科学基金重大研究计划、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助下,经过20余年的持续研发,突破精准高效核模拟、全空间大尺寸计算、核分析流程智能化等关键技术,自主研发了代码量为123万行的大型核设计与辐射安全评价软件系统SuperMC。由多名院士为组长的高级专家组鉴定认为:“总体达到国际先进水平,其中复杂结构问题精准模拟计算能力及速度、用户友好性达到国际领先水平”。项目主要技术创新和突破包括:创建了先进的核系统精准高效建模与计算方法体系,提升效率千倍以上,计算精度与速度达到国际领先水平。发展了非规则精准建模方法与三维蒙特卡罗精准计算方法,解决了长期困扰核工程领域的复杂系统难以精准建模与计算的难题。发明了全空间大尺寸核计算模拟技术,研发的自主化软件功能覆盖并超越原有国际权威软件,打破了国际垄断与封锁。提出了概率论与确定论多维无缝耦合计算方法、基于粒子密度不均匀性的全空间辐射输运求解方法,突破了传统方法难以求解全空间大尺寸问题的局限,实现了复杂系统的精准核设计与辐射安全评价。革新了核设计与辐射安全评价模式,获得国际大规模应用认可。率先提出耦合云架构、自动化建模、可视化分析的智能化核分析思想,突破了工程模型与核计算模型的无损转换技术瓶颈,解决了辐射场与复杂结构叠加可视化难题。 项目组开发的具有完全自主知识产权的SuperMC,打破了国际技术垄断与封锁,首次实现了中国核能软件走出国门并获得国际规模化应用认可,已在美、欧、日、俄等全球54个国家、30个国际重大核工程项目获得重要应用。成果被全球能源领域规模最大的科技合作项目“国际热核实验堆”ITER组织选为基准模型和标准软件,发现ITER核安全设计重大错误,经ITER理事会科技委员会STAC确认并纠正设计,消除了潜在安全风险;在中国核能、国防、石油等领域获得广泛应用,被中国首款海洋核动力平台和首个自主三代商用核电堆型“华龙一号”选为核设计与辐射安全评价软件。 项目获发明专利授权23项,国际专利受理1项,软件著作权15项,发表论文172篇(其中SCI论文57篇),2篇论文入选国际基本科学指标数据库ESI十年全球前Top 1%“高被引论文”,1篇在核工程领域权威期刊Fusion Engineering and Design全部论文中被引排名前Top 0.1%;在国际权威学术会议做特邀报告13次;近三年经济效益7.6亿元。该项目突破了重大关键技术,取得了显著的经济和社会效益,被国际知名专家评价为“代表近年来国际中子学领域发展的主要贡献”、“国际中子学引领性团队之一”,显著提升了中国核软件的国际影响力,为中国核电“走出去”战略做出了突出贡献。
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