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来源： 发布时间：2019-07-26
空天科技
天宫二号三维成像微波高度计在轨运行成果
国家海洋局第二海洋研究所、国家卫星海洋应用中心和中科院国家空间科学中心研究人员在天宫二号高度计海面风速反演方法研究中取得进展，实现了海面风速的高精度反演，研究成果发表于IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing。随着2019年2月20日新一轮对地观测周期的结束，天宫二号三维成像高度计已在轨888天。迄今为止，天宫二号高度计已经获得了大量重点海区和典型陆地区域的观测数据。在海洋观测中，在进行海平面高度测量的同时，观测到了大量海面雨团、强降雨等典型海洋现象。在陆地观测中，成功获取了我国青藏高原湖泊以及大量的内陆湖泊等典型地表的观测数据。
LAMOST类星体巡天最新数据发布
北京大学吴学兵团队发布了最新的LAMOST类星体巡天星表，研究成果发表于《天体物理学报增刊》。此次发布的星表共包含了LAMOST在2015年9月至2017年6月期间观测的19253个类星体光谱数据，其中11458个类星体是由LAMOST独立发现，8162个类星体是被LAMOST首次发现。进而对观测到的类星体光谱进行了数据分析，估算了这些类星体中心超大黑洞的质量。LAMOST类星体巡天项目从2012年正式开始，到目前已经释放了5年观测数据。共计证认了42552个类星体，其中距离最远的类星体红移为4.8。LAMOST类星体巡天成为目前世界上发现类星体数目第二多的巡天项目，仅次于美国斯隆数字巡天(SDSS)。
具备较好地形适应能力的大光斑激光雷达波形指数
中国科学院空天信息研究院遥感科学国家重点实验室研究员倪文俭带领团队，研发出具备较好地形适应能力的新的大光斑激光雷达波形指数。研究成果发表于Remote Sensing of Environment。常规激光雷达波形指数以林下地面回波波峰位置作为参考来定义，当地形坡度较大或森林密度较高导致地面回波波峰非常微弱时，常规激光雷达波形指数的提取会遇到困难。森林遥感团队将激光雷达脚印内的地形简化为斜面，建立计算公式，以计算的裸露地表回波波形为参考重新定义大光斑激光雷达波形指数。结果表明在地形坡度小于40°的情况下，新的大光斑激光雷达波形指数受地形的影响较弱，具有较高的森林生物量估算精度。
主序前盾牌座delta型变星星震学研究
中国科学院云南天文台恒星物理组科学家在主序前演化阶段盾牌座delta型脉动变星星震学领域获得进展，用星震学方法精确地给出了该类变星的演化状态。研究成果发表于The Astrophysical Journal。研究发现：(1)变星HIP 80088和IP Persei的脉动频谱均可以基于旋转分裂得到很好的解释。尤其是对HIP 80088，在其12个观测频率中认证了两组多重线结构(1组完整的自转分裂三重线和1组自转分裂五重线的四组分)。(2) 变星HIP 80088和IP Persei内部的碳氮(CN)循环过程均未达到平衡态，并首次精确地给出其当前C12的转化比例(对HIP 80088，28%的C12已经转化为N14；对IP Per，14%的C12已经转化为N14)。
银河系恒星盘惊人的翘曲结构
中国科学院国家天文台陈孝钿博士、邓李才研究员、刘超研究员等人联合澳大利亚麦考瑞大学理查德·迪何锐思教授及北京大学王舒博士组成的国际合作团队向人们展示出银河系恒星外盘惊人的翘曲结构。研究结果发表于Nature Astronomy。星系盘并非我们想象的那样，是一个很平的圆盘子，而是处于一个不稳定的状态。在外盘处，巨大的星系盘会逐渐向上或向下卷起，整体形成一个接近炸薯片一样的弯曲状态，天文学家称这种形状为“翘曲”。银河系恒星盘翘曲的发现更新了人们对银河系形状的认识，同时也对外盘起源提供了决定性的观测证据，为我们最终理解像银河系这样的巨大盘星系如何形成和演化提供关键线索。
天宫二号完成高精度伽马射线暴偏振探测
中国载人航天工程天宫二号空间实验室搭载的伽马暴偏振探测仪（简称“天极”望远镜）完成了伽马射线暴瞬时辐射的高精度偏振探测，实现了预定的科学目标，相关研究成果发表于Nature Astronomy。伽马暴偏振探测仪是我国载人航天工程典型的国际合作项目，研究成果是自20世纪60年代伽马暴发现以来所取得的最佳偏振观测结果，有利于更好地理解黑洞的形成和极端相对论喷流的产生等基本天体物理过程，将对宇宙中极端物理环境和条件下的基础科学问题的研究发挥重要作用。在轨运行期间，伽马暴偏振探测仪性能良好，标定准确，完成了全部在轨观测任务。
双白矮星并合研究进展
中国科学院云南天文台王博研究员领导的团队发现双白矮星并合的结局与并合时的吸积物质的速率密切相关，该成果发表于《英国皇家天文学会月刊（MNRAS）》。Ia型超新星是宇宙学距离指示器，通过Ia型超新星测距，人们发现宇宙在加速膨胀，从而暗示了宇宙中暗能量的存在。双简并星模型是两种主流的Ia型超新星前身星模型之一，并且也是引力波源。前人的模拟显示双白矮星并合很可能通过电子俘获塌缩为中子星，而不会发生Ia型超新星爆炸。双白矮星并合能否发生Ia型超新星爆炸一直存在争论。该成果表明双白矮星并合的结局具有多样性，有一定的参数空间可以形成Ia型超新星。
太阳风暴和激波研究
中国科学院国家空间科学中心刘颍研究员团队发现2015年11月4日产生的较大的太阳爆发来自12443活动区边沿弥散磁极，并同样可以产生较强的地磁效应。该工作为太阳爆发的触发机制提供了非典型性的研究范例，对减少灾害性空间天气事件的漏报具有重要意义。该论文发表于The Astrophysical Journal。对于一个膨胀且较粗的电流通道，科学家通过计算推断torus不稳定性衰减指数的关键高度应该在37～47Mm之间，该高度越低说明磁流绳越容易爆发。地球附近就地观测数据表明，该爆发产生的磁结构的南向磁场较强，引起了Dst为-90nT的地磁暴事件。
新型材料
用于室内雾霾净化的柔性透明智能窗口材料
中国科学技术大学俞书宏教授领导的团队发展了一种浸染自组装的方法，以传统的商业尼龙网纱（聚酰胺）为基底，研制出超大面积的柔性透明智能窗口。研究成果发表于iScience。研究人员在20分钟内即可制备约7.5平方米的银纳米线—尼龙智能窗口，这种柔性透明智能窗口不仅能够和热致变色染料相结合改变室内的光照强度，还能够作为高效的雾霾收集器用以净化室内的空气质量。其中，空气净化效率最高可以达到99.65%，并且能够在50秒内将空气中的PM2.5的浓度从严重污染的程度降至优良状态。而制备得到的银线—尼龙智能窗口在雾霾收集之后，只需要简单地浸泡在乙醇中20分钟，就可以清洗干净并再次使用。
掺杂碳材料亲锂性化学诱导锂金属均匀形核
清华大学化工系张强课题组在锂金属负极骨架亲锂化学及材料设计领域的研究取得进展，研究成果发表于Science Advances。随着电动汽车、便携式电子器件、智能手机、电动工具等的快速发展与广泛应用，发展高能量密度的二次电池成为当前社会的热点需求之一。杂原子与碳原子之间的电负性差异有利于形成负电中心以吸附锂离子；“局部偶极”的形成有利于进一步增强锂离子与形核位点之间的离子—偶极作用；电荷转移则是降低锂形核能垒的必要条件之一。基于此方法预测，氧掺杂在单掺杂体系中具有最好的亲锂性，并得到了锂金属形核实验证实；相比于单掺杂体系，预测了O-B/P等双掺杂体系具有更优的亲锂性。
N-杂环卡宾功能化MOF材料
同济大学化学科学与工程学院费泓涵教授课题组设计出N-杂环卡宾功能化MOF材料，研究论文发表于Angewandte Chemie International Edition。通过配体交换的方法原位生成卡宾并修饰到高稳定锆基MOF中，构建了一例无过渡金属配位的NHC功能化MOF，在温和条件下催化还原二氧化碳。该方法利用了配体交换过程中无机碱溶解羧酸配体的过程，将该步骤中原位活化的卡宾配体通过固液两相的动态平衡逐步修饰到MOF骨架，避免了传统卡宾生成需强碱（如NaH，KOt-Bu）处理而导致晶态结构坍塌的问题。这例MOF在二氧化碳的硅氢化反应中呈现出更高的催化活性，其孔道尺寸效应使卡宾位点更易活化硅烷底物，实现定量转化（>99%）。
聚合物半导体材料与忆阻器研究
上海交通大学化学化工学院刘钢研究员与华东理工大学陈?教授、中国科学院宁波材料所李润伟研究员以及山西师范大学许小红教授合作，结合Suzuki偶联聚合和“Click”点击化学反应设计合成了一种具有二茂铁和三苯胺氧化还原双活性测链基团的新型聚芴衍生物PFTPA-Fc材料，并利用其固态三重氧化还原忆阻行为制备了柔性忆阻器原型器件。研究论文发表于Nature Communications。随着移动智能终端、物联网、云计算等新信息技术的普及，人们对于从多渠道、多视角获得的海量信息的存储需求不断增加，亟须开发新型电子材料与新原理信息技术，来解决微电子器件面临的摩尔定律极限以及冯·诺依曼瓶颈等问题。
有机化合物用于储氢材料研究
中国科学院大连化学物理研究所复合氢化物材料化学研究组（DNL1901）何腾副研究员和陈萍研究员领导的团队与厦门大学吴安安教授、美国西北太平洋国家实验室Tom Autrey等合作，在储氢材料研究方面取得进展，相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition。实验结果发现，苯酚钠—环己醇钠体系可以在150℃、商业催化剂下完成可逆储氢循环。而将材料溶解于水中进行储氢循环反应后，可以进一步将材料的加脱氢温度降低至100℃以下。这相对于常见的液态有机储氢材料有明显的降低，该类金属有机化合物可以在常温常压下存储和运输氢气，避免高压气罐带来的危险。
柔性应变敏感材料研究
中国科学院上海硅酸盐研究所孙静研究员带领的科研团队研制了基于Ti3C2Tx纳米颗粒-纳米片混合网络结构的高性能柔性应变传感器，研究成果发表于Advanced Functional Material。柔性传感器是应用最为广泛的柔性电子器件，在运动感应、健康监测，医疗诊断等方面均有广泛的应用前景。应变传感器的基本原理是将器件的应变变化转化为电信号进行输出，从而用于监测引起应变的应力信号，其最主要的性能参数包括灵敏度、应变感应范围、检测下限、循环稳定性等。该研究提出了限制式裂纹增值感应新机制，为高性能柔性应变传感器的设计提供了新思路。
离子聚合物衍生复合材料光催化
中国科学院福建物质结构研究所、中国科学院海西研究院，结构化学国家重点实验室王瑞虎研究员课题组选用离子聚合物包裹的二氧化钛纳米片复合材料，通过离子交换技术将钌离子均匀分布在离子聚合物中，从而有效抑制高温焙烧过程中钌纳米粒子的团聚，原位得到小尺寸、高分散的超细金属纳米粒。相关研究成果发表于Energy & Environmental Science。生成的氮掺杂碳不仅提高了催化剂的导电性，降低了肖特基能垒，促进了光生电子从激发态钌纳米粒向二氧化钛表面转移，还增强了反应底物分子的吸附和钌纳米粒的活性，使水介质中光催化醇氧化反应的活性提高了4倍以上。
介观聚合物新材料体系
中国科学院化学研究所有机固体中科院重点实验室的科学家们合成了一种分子量介于1～10kDa之间的新型共轭材料体系，称之为“介观聚合物（Mesopolymer）”。该类共轭材料体系规避了传统齐聚物合成复杂、产率低的问题，展现了严格的规整结构以及优异的电荷传输性能，研究论文发表于Nature Chemistry。高性能介观聚合物制备的关键在于控制产物主链的增长速率，以及限制主链上自偶联和β位偶联缺陷的产生。作为一类新型共轭半导体，介观聚合物有望克服传统共轭材料的不足，实现功能方面的突破。介观聚合物新概念材料的提出，将丰富有机材料体系的内涵，推动有机光子学、生物传感、生物检测等相关领域的研究。
生态环境
北极放大现象的物理机制
中国科学院大气物理研究所罗德海研究员与国内外科学家合作，研究了北极地区由于海冰融化导致的海表热量的储存与释放的变化过程对AA现象的影响。该研究发表于Nature Communications。基于ERA-Interim观测资料以及CMIP 5中38个耦合模式集合分析了1979—2016年期间AA，海冰覆盖（SIC），辐射以及热量通量的历史趋势的季节性变化，发现强的AA效应只发生在冷季，并且只发生在海冰显著减少的地区。暖季期间（5—9月）海冰的消融，导致有更多的海水接受太阳短波(SW)辐射，能量被储存在北极海水上层，在冷季（10—4月）以向外的长波(LW)辐射，感热以及潜热过程释放，加热大气造成AA现象。
全球环境容量限界研究的区域阈值定义新方法
清华大学地球系统科学系、清华海峡研究院喻朝庆博士等开展了恢复中国水环境质量需全面加强氮管理的研究，研究论文发表于Nature。文章揭示了中国从1955年到2014年人类活动导致的氮流失量，建立了各省淡水环境氮容量的“安全”阈值。文章为近年来全球环境容量限界（Planetary boundary）研究的区域阈值定义提供了新方法，为全方位解决中国水体富营养化问题提供了量化依据。为实现人类可持续发展，需要将对全球环境的影响维持在安全界限以内。氮素污染是其中一个重点内容，但关于氮排放安全阈值评估研究目前尚无可靠量化定义方法。一些学者基于氮平衡模型开展全球尺度的阈值评估仍存在很大的不确定性。
内分泌干扰物质在中国造成的疾病负担及社会经济损失
北京大学环境科学与工程学院刘建国课题组通过对当前普遍使用的增塑剂类化学品和典型EDCs类物质——邻苯二甲酸酯类化学品的连续性案例研究，采用比较性风险评估方法，估算了由邻苯二甲酸酯暴露所导致的中国普通人群男性不育、肥胖症和糖尿病等疾病的疾病负担以及可能造成的社会经济损失。研究论文发表于Science of The Total Environment。越来越多广泛开发和使用的人工化学品被证实对生态环境和人体健康具有潜在危害。研究显示，2010年中国由于邻苯二甲酸酯类化学品暴露导致的仅上述3种疾病的发病数约为250万起，直接社会经济损失约达572亿元；其中以男性不育的影响最为显著，与欧洲以肥胖为最为显著影响构成鲜明对比。
中国东北湖泊水库藻华遥感研究进展
中国科学院东北地理与农业生态研究所宋开山研究员、温志丹副研究员、美国印第安纳大学/普渡大学地球科学系李林教授等借助遥感技术手段，构建了适用于MODIS和Landsat遥感影像的改进浮游藻类提取算法（AFAI）。系列成果发表于Journal of Environmental Informatics和Ecological Indicators。我国东北地区湖泊水库自20世纪80年代以来，藻华暴发频次、暴发面积、暴发持续时间都随时间变化呈现波动性上升趋势，每年第一次藻华暴发时间也呈现逐年波动下降趋势。统计结果表明大部分东北地区的湖泊水库藻华暴发呈现岸边藻华频次普遍高于湖泊中心的分布规律。
三峡库区沉积物重金属富集特征研究
中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所生物地球化学研究团队针对三峡库区干流沉积物中的主要重金属开展研究，揭示了重金属在消落带和水下沉积物中的时空分布特征、来源变化及潜在的环境风险，为评估大型水库沉积物重金属累积、揭示其污染成因提供科学依据。系列成果发表于Science of the Total Environment。2014年和2016年，沉积物镉均呈现出高的累积和潜在生态风险水平。尽管两年来沉积物重金属累积程度较高，生态风险较高，但对水生生物的毒性风险较低。近年来三峡水库上游水库水量调控、库区反季节蓄水、库区独特的地貌特征和人类活动等是消落带沉积物重金属时空分布发生变化的重要因素。
燃烧排放棕色碳研究进展
中国科学院广州地球化学研究所彭平安课题组李美菊博士、范行军博士、宋建中副研究员等对生物质和烟煤燃烧排放BrC的含量、化学和光学特征进行研究，阐述了影响燃烧源排放BrC的主要因素，系列研究结果发表于Environmental Science & Technology和Atmospheric Environment。棕色碳（Brown Carbon，BrC）是一类在紫外—近可见光区具有有效光吸收的有机碳组分，广泛存在于云、雾、雨水和大气气溶胶中。BrC不但可以直接吸收太阳光，还会通过改变气溶胶的性质而间接影响着光辐射强迫，从而对区域和全球气候产生影响。另外由于含有较多的酚羟基、醌基等，BrC还具有较强的氧化潜势，对人类健康具有较大的危害。
半湿润半干旱区长期施用厩肥不利于团聚体水稳定性
中国科学院南京土壤研究所彭新华研究员课题组研究发现长期大量地施用厩肥可通过钠离子的积累对土壤结构造成不利的影响，研究论文发表于Science of the Total Environment。研究团队基于全国9个长期定位施肥试验（祁阳红壤、进贤红壤旱地、进贤水稻土、公主岭黑土等）进行了验证，发现在我国南方湿润区长期施用厩肥对土壤团聚体形成具有积极的影响，主要是因为该区域降水量比较充沛和灌溉（比如：水稻土）导致Na+已被淋洗；然而，在我国北方半湿润、半干旱地区长期施用厩肥对团聚体水稳定性带来不利的影响，这主要与Na+的积累有关，并且土壤中Na+含量与降雨量呈显著负相关。
沙丘固定对植被物种多样性保护的影响
中国科学院沈阳应用生态研究所荒漠化防治课题组王永翠博士以科尔沁沙地流动沙丘和固定沙丘丘间低地为研究对象，研究了在沙丘固定过程中植被和土壤种子库特征的变化，以及它们与环境因子关系的变化。研究论文发表于Science of the Total Environment。沙丘固定植被物种丰富度增加，但是土壤种子库物种丰富度降低。并且流动沙丘丘间低地为一些特有物种和先锋物种提供了特定的生境。流动沙丘和固定沙丘在沙丘生态系统物种多样性的维持方面都具有重要的意义。流动沙丘对特有种和先锋物种的生存至关重要，固定沙丘对于维持物种丰富度非常重要。在沙丘生态系统的保护过程中，流动沙丘和固定沙丘都应被予以重视。
天宫二号三维成像微波高度计在轨运行成果
国家海洋局第二海洋研究所、国家卫星海洋应用中心和中科院国家空间科学中心研究人员在天宫二号高度计海面风速反演方法研究中取得进展，实现了海面风速的高精度反演，研究成果发表于IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing。随着2019年2月20日新一轮对地观测周期的结束，天宫二号三维成像高度计已在轨888天。迄今为止，天宫二号高度计已经获得了大量重点海区和典型陆地区域的观测数据。在海洋观测中，在进行海平面高度测量的同时，观测到了大量海面雨团、强降雨等典型海洋现象。在陆地观测中，成功获取了我国青藏高原湖泊以及大量的内陆湖泊等典型地表的观测数据。
LAMOST类星体巡天最新数据发布
北京大学吴学兵团队发布了最新的LAMOST类星体巡天星表，研究成果发表于《天体物理学报增刊》。此次发布的星表共包含了LAMOST在2015年9月至2017年6月期间观测的19253个类星体光谱数据，其中11458个类星体是由LAMOST独立发现，8162个类星体是被LAMOST首次发现。进而对观测到的类星体光谱进行了数据分析，估算了这些类星体中心超大黑洞的质量。LAMOST类星体巡天项目从2012年正式开始，到目前已经释放了5年观测数据。共计证认了42552个类星体，其中距离最远的类星体红移为4.8。LAMOST类星体巡天成为目前世界上发现类星体数目第二多的巡天项目，仅次于美国斯隆数字巡天(SDSS)。
具备较好地形适应能力的大光斑激光雷达波形指数
中国科学院空天信息研究院遥感科学国家重点实验室研究员倪文俭带领团队，研发出具备较好地形适应能力的新的大光斑激光雷达波形指数。研究成果发表于Remote Sensing of Environment。常规激光雷达波形指数以林下地面回波波峰位置作为参考来定义，当地形坡度较大或森林密度较高导致地面回波波峰非常微弱时，常规激光雷达波形指数的提取会遇到困难。森林遥感团队将激光雷达脚印内的地形简化为斜面，建立计算公式，以计算的裸露地表回波波形为参考重新定义大光斑激光雷达波形指数。结果表明在地形坡度小于40°的情况下，新的大光斑激光雷达波形指数受地形的影响较弱，具有较高的森林生物量估算精度。
主序前盾牌座delta型变星星震学研究
中国科学院云南天文台恒星物理组科学家在主序前演化阶段盾牌座delta型脉动变星星震学领域获得进展，用星震学方法精确地给出了该类变星的演化状态。研究成果发表于The Astrophysical Journal。研究发现：(1)变星HIP 80088和IP Persei的脉动频谱均可以基于旋转分裂得到很好的解释。尤其是对HIP 80088，在其12个观测频率中认证了两组多重线结构(1组完整的自转分裂三重线和1组自转分裂五重线的四组分)。(2) 变星HIP 80088和IP Persei内部的碳氮(CN)循环过程均未达到平衡态，并首次精确地给出其当前C12的转化比例(对HIP 80088，28%的C12已经转化为N14；对IP Per，14%的C12已经转化为N14)。
银河系恒星盘惊人的翘曲结构
中国科学院国家天文台陈孝钿博士、邓李才研究员、刘超研究员等人联合澳大利亚麦考瑞大学理查德·迪何锐思教授及北京大学王舒博士组成的国际合作团队向人们展示出银河系恒星外盘惊人的翘曲结构。研究结果发表于Nature Astronomy。星系盘并非我们想象的那样，是一个很平的圆盘子，而是处于一个不稳定的状态。在外盘处，巨大的星系盘会逐渐向上或向下卷起，整体形成一个接近炸薯片一样的弯曲状态，天文学家称这种形状为“翘曲”。银河系恒星盘翘曲的发现更新了人们对银河系形状的认识，同时也对外盘起源提供了决定性的观测证据，为我们最终理解像银河系这样的巨大盘星系如何形成和演化提供关键线索。
天宫二号完成高精度伽马射线暴偏振探测
中国载人航天工程天宫二号空间实验室搭载的伽马暴偏振探测仪（简称“天极”望远镜）完成了伽马射线暴瞬时辐射的高精度偏振探测，实现了预定的科学目标，相关研究成果发表于Nature Astronomy。伽马暴偏振探测仪是我国载人航天工程典型的国际合作项目，研究成果是自20世纪60年代伽马暴发现以来所取得的最佳偏振观测结果，有利于更好地理解黑洞的形成和极端相对论喷流的产生等基本天体物理过程，将对宇宙中极端物理环境和条件下的基础科学问题的研究发挥重要作用。在轨运行期间，伽马暴偏振探测仪性能良好，标定准确，完成了全部在轨观测任务。
双白矮星并合研究进展
中国科学院云南天文台王博研究员领导的团队发现双白矮星并合的结局与并合时的吸积物质的速率密切相关，该成果发表于《英国皇家天文学会月刊（MNRAS）》。Ia型超新星是宇宙学距离指示器，通过Ia型超新星测距，人们发现宇宙在加速膨胀，从而暗示了宇宙中暗能量的存在。双简并星模型是两种主流的Ia型超新星前身星模型之一，并且也是引力波源。前人的模拟显示双白矮星并合很可能通过电子俘获塌缩为中子星，而不会发生Ia型超新星爆炸。双白矮星并合能否发生Ia型超新星爆炸一直存在争论。该成果表明双白矮星并合的结局具有多样性，有一定的参数空间可以形成Ia型超新星。
太阳风暴和激波研究
中国科学院国家空间科学中心刘颍研究员团队发现2015年11月4日产生的较大的太阳爆发来自12443活动区边沿弥散磁极，并同样可以产生较强的地磁效应。该工作为太阳爆发的触发机制提供了非典型性的研究范例，对减少灾害性空间天气事件的漏报具有重要意义。该论文发表于The Astrophysical Journal。对于一个膨胀且较粗的电流通道，科学家通过计算推断torus不稳定性衰减指数的关键高度应该在37～47Mm之间，该高度越低说明磁流绳越容易爆发。地球附近就地观测数据表明，该爆发产生的磁结构的南向磁场较强，引起了Dst为-90nT的地磁暴事件。
新型材料
用于室内雾霾净化的柔性透明智能窗口材料
中国科学技术大学俞书宏教授领导的团队发展了一种浸染自组装的方法，以传统的商业尼龙网纱（聚酰胺）为基底，研制出超大面积的柔性透明智能窗口。研究成果发表于iScience。研究人员在20分钟内即可制备约7.5平方米的银纳米线—尼龙智能窗口，这种柔性透明智能窗口不仅能够和热致变色染料相结合改变室内的光照强度，还能够作为高效的雾霾收集器用以净化室内的空气质量。其中，空气净化效率最高可以达到99.65%，并且能够在50秒内将空气中的PM2.5的浓度从严重污染的程度降至优良状态。而制备得到的银线—尼龙智能窗口在雾霾收集之后，只需要简单地浸泡在乙醇中20分钟，就可以清洗干净并再次使用。
掺杂碳材料亲锂性化学诱导锂金属均匀形核
清华大学化工系张强课题组在锂金属负极骨架亲锂化学及材料设计领域的研究取得进展，研究成果发表于Science Advances。随着电动汽车、便携式电子器件、智能手机、电动工具等的快速发展与广泛应用，发展高能量密度的二次电池成为当前社会的热点需求之一。杂原子与碳原子之间的电负性差异有利于形成负电中心以吸附锂离子；“局部偶极”的形成有利于进一步增强锂离子与形核位点之间的离子—偶极作用；电荷转移则是降低锂形核能垒的必要条件之一。基于此方法预测，氧掺杂在单掺杂体系中具有最好的亲锂性，并得到了锂金属形核实验证实；相比于单掺杂体系，预测了O-B/P等双掺杂体系具有更优的亲锂性。
N-杂环卡宾功能化MOF材料
同济大学化学科学与工程学院费泓涵教授课题组设计出N-杂环卡宾功能化MOF材料，研究论文发表于Angewandte Chemie International Edition。通过配体交换的方法原位生成卡宾并修饰到高稳定锆基MOF中，构建了一例无过渡金属配位的NHC功能化MOF，在温和条件下催化还原二氧化碳。该方法利用了配体交换过程中无机碱溶解羧酸配体的过程，将该步骤中原位活化的卡宾配体通过固液两相的动态平衡逐步修饰到MOF骨架，避免了传统卡宾生成需强碱（如NaH，KOt-Bu）处理而导致晶态结构坍塌的问题。这例MOF在二氧化碳的硅氢化反应中呈现出更高的催化活性，其孔道尺寸效应使卡宾位点更易活化硅烷底物，实现定量转化（>99%）。
聚合物半导体材料与忆阻器研究
上海交通大学化学化工学院刘钢研究员与华东理工大学陈?教授、中国科学院宁波材料所李润伟研究员以及山西师范大学许小红教授合作，结合Suzuki偶联聚合和“Click”点击化学反应设计合成了一种具有二茂铁和三苯胺氧化还原双活性测链基团的新型聚芴衍生物PFTPA-Fc材料，并利用其固态三重氧化还原忆阻行为制备了柔性忆阻器原型器件。研究论文发表于Nature Communications。随着移动智能终端、物联网、云计算等新信息技术的普及，人们对于从多渠道、多视角获得的海量信息的存储需求不断增加，亟须开发新型电子材料与新原理信息技术，来解决微电子器件面临的摩尔定律极限以及冯·诺依曼瓶颈等问题。
有机化合物用于储氢材料研究
中国科学院大连化学物理研究所复合氢化物材料化学研究组（DNL1901）何腾副研究员和陈萍研究员领导的团队与厦门大学吴安安教授、美国西北太平洋国家实验室Tom Autrey等合作，在储氢材料研究方面取得进展，相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition。实验结果发现，苯酚钠—环己醇钠体系可以在150℃、商业催化剂下完成可逆储氢循环。而将材料溶解于水中进行储氢循环反应后，可以进一步将材料的加脱氢温度降低至100℃以下。这相对于常见的液态有机储氢材料有明显的降低，该类金属有机化合物可以在常温常压下存储和运输氢气，避免高压气罐带来的危险。
柔性应变敏感材料研究
中国科学院上海硅酸盐研究所孙静研究员带领的科研团队研制了基于Ti3C2Tx纳米颗粒-纳米片混合网络结构的高性能柔性应变传感器，研究成果发表于Advanced Functional Material。柔性传感器是应用最为广泛的柔性电子器件，在运动感应、健康监测，医疗诊断等方面均有广泛的应用前景。应变传感器的基本原理是将器件的应变变化转化为电信号进行输出，从而用于监测引起应变的应力信号，其最主要的性能参数包括灵敏度、应变感应范围、检测下限、循环稳定性等。该研究提出了限制式裂纹增值感应新机制，为高性能柔性应变传感器的设计提供了新思路。
离子聚合物衍生复合材料光催化
中国科学院福建物质结构研究所、中国科学院海西研究院，结构化学国家重点实验室王瑞虎研究员课题组选用离子聚合物包裹的二氧化钛纳米片复合材料，通过离子交换技术将钌离子均匀分布在离子聚合物中，从而有效抑制高温焙烧过程中钌纳米粒子的团聚，原位得到小尺寸、高分散的超细金属纳米粒。相关研究成果发表于Energy & Environmental Science。生成的氮掺杂碳不仅提高了催化剂的导电性，降低了肖特基能垒，促进了光生电子从激发态钌纳米粒向二氧化钛表面转移，还增强了反应底物分子的吸附和钌纳米粒的活性，使水介质中光催化醇氧化反应的活性提高了4倍以上。
介观聚合物新材料体系
中国科学院化学研究所有机固体中科院重点实验室的科学家们合成了一种分子量介于1～10kDa之间的新型共轭材料体系，称之为“介观聚合物（Mesopolymer）”。该类共轭材料体系规避了传统齐聚物合成复杂、产率低的问题，展现了严格的规整结构以及优异的电荷传输性能，研究论文发表于Nature Chemistry。高性能介观聚合物制备的关键在于控制产物主链的增长速率，以及限制主链上自偶联和β位偶联缺陷的产生。作为一类新型共轭半导体，介观聚合物有望克服传统共轭材料的不足，实现功能方面的突破。介观聚合物新概念材料的提出，将丰富有机材料体系的内涵，推动有机光子学、生物传感、生物检测等相关领域的研究。
生态环境
北极放大现象的物理机制
中国科学院大气物理研究所罗德海研究员与国内外科学家合作，研究了北极地区由于海冰融化导致的海表热量的储存与释放的变化过程对AA现象的影响。该研究发表于Nature Communications。基于ERA-Interim观测资料以及CMIP 5中38个耦合模式集合分析了1979—2016年期间AA，海冰覆盖（SIC），辐射以及热量通量的历史趋势的季节性变化，发现强的AA效应只发生在冷季，并且只发生在海冰显著减少的地区。暖季期间（5—9月）海冰的消融，导致有更多的海水接受太阳短波(SW)辐射，能量被储存在北极海水上层，在冷季（10—4月）以向外的长波(LW)辐射，感热以及潜热过程释放，加热大气造成AA现象。
全球环境容量限界研究的区域阈值定义新方法
清华大学地球系统科学系、清华海峡研究院喻朝庆博士等开展了恢复中国水环境质量需全面加强氮管理的研究，研究论文发表于Nature。文章揭示了中国从1955年到2014年人类活动导致的氮流失量，建立了各省淡水环境氮容量的“安全”阈值。文章为近年来全球环境容量限界（Planetary boundary）研究的区域阈值定义提供了新方法，为全方位解决中国水体富营养化问题提供了量化依据。为实现人类可持续发展，需要将对全球环境的影响维持在安全界限以内。氮素污染是其中一个重点内容，但关于氮排放安全阈值评估研究目前尚无可靠量化定义方法。一些学者基于氮平衡模型开展全球尺度的阈值评估仍存在很大的不确定性。
内分泌干扰物质在中国造成的疾病负担及社会经济损失
北京大学环境科学与工程学院刘建国课题组通过对当前普遍使用的增塑剂类化学品和典型EDCs类物质——邻苯二甲酸酯类化学品的连续性案例研究，采用比较性风险评估方法，估算了由邻苯二甲酸酯暴露所导致的中国普通人群男性不育、肥胖症和糖尿病等疾病的疾病负担以及可能造成的社会经济损失。研究论文发表于Science of The Total Environment。越来越多广泛开发和使用的人工化学品被证实对生态环境和人体健康具有潜在危害。研究显示，2010年中国由于邻苯二甲酸酯类化学品暴露导致的仅上述3种疾病的发病数约为250万起，直接社会经济损失约达572亿元；其中以男性不育的影响最为显著，与欧洲以肥胖为最为显著影响构成鲜明对比。
中国东北湖泊水库藻华遥感研究进展
中国科学院东北地理与农业生态研究所宋开山研究员、温志丹副研究员、美国印第安纳大学/普渡大学地球科学系李林教授等借助遥感技术手段，构建了适用于MODIS和Landsat遥感影像的改进浮游藻类提取算法（AFAI）。系列成果发表于Journal of Environmental Informatics和Ecological Indicators。我国东北地区湖泊水库自20世纪80年代以来，藻华暴发频次、暴发面积、暴发持续时间都随时间变化呈现波动性上升趋势，每年第一次藻华暴发时间也呈现逐年波动下降趋势。统计结果表明大部分东北地区的湖泊水库藻华暴发呈现岸边藻华频次普遍高于湖泊中心的分布规律。
三峡库区沉积物重金属富集特征研究
中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所生物地球化学研究团队针对三峡库区干流沉积物中的主要重金属开展研究，揭示了重金属在消落带和水下沉积物中的时空分布特征、来源变化及潜在的环境风险，为评估大型水库沉积物重金属累积、揭示其污染成因提供科学依据。系列成果发表于Science of the Total Environment。2014年和2016年，沉积物镉均呈现出高的累积和潜在生态风险水平。尽管两年来沉积物重金属累积程度较高，生态风险较高，但对水生生物的毒性风险较低。近年来三峡水库上游水库水量调控、库区反季节蓄水、库区独特的地貌特征和人类活动等是消落带沉积物重金属时空分布发生变化的重要因素。
燃烧排放棕色碳研究进展
中国科学院广州地球化学研究所彭平安课题组李美菊博士、范行军博士、宋建中副研究员等对生物质和烟煤燃烧排放BrC的含量、化学和光学特征进行研究，阐述了影响燃烧源排放BrC的主要因素，系列研究结果发表于Environmental Science & Technology和Atmospheric Environment。棕色碳（Brown Carbon，BrC）是一类在紫外—近可见光区具有有效光吸收的有机碳组分，广泛存在于云、雾、雨水和大气气溶胶中。BrC不但可以直接吸收太阳光，还会通过改变气溶胶的性质而间接影响着光辐射强迫，从而对区域和全球气候产生影响。另外由于含有较多的酚羟基、醌基等，BrC还具有较强的氧化潜势，对人类健康具有较大的危害。
半湿润半干旱区长期施用厩肥不利于团聚体水稳定性
中国科学院南京土壤研究所彭新华研究员课题组研究发现长期大量地施用厩肥可通过钠离子的积累对土壤结构造成不利的影响，研究论文发表于Science of the Total Environment。研究团队基于全国9个长期定位施肥试验（祁阳红壤、进贤红壤旱地、进贤水稻土、公主岭黑土等）进行了验证，发现在我国南方湿润区长期施用厩肥对土壤团聚体形成具有积极的影响，主要是因为该区域降水量比较充沛和灌溉（比如：水稻土）导致Na+已被淋洗；然而，在我国北方半湿润、半干旱地区长期施用厩肥对团聚体水稳定性带来不利的影响，这主要与Na+的积累有关，并且土壤中Na+含量与降雨量呈显著负相关。
沙丘固定对植被物种多样性保护的影响
中国科学院沈阳应用生态研究所荒漠化防治课题组王永翠博士以科尔沁沙地流动沙丘和固定沙丘丘间低地为研究对象，研究了在沙丘固定过程中植被和土壤种子库特征的变化，以及它们与环境因子关系的变化。研究论文发表于Science of the Total Environment。沙丘固定植被物种丰富度增加，但是土壤种子库物种丰富度降低。并且流动沙丘丘间低地为一些特有物种和先锋物种提供了特定的生境。流动沙丘和固定沙丘在沙丘生态系统物种多样性的维持方面都具有重要的意义。流动沙丘对特有种和先锋物种的生存至关重要，固定沙丘对于维持物种丰富度非常重要。在沙丘生态系统的保护过程中，流动沙丘和固定沙丘都应被予以重视。
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