新型仿生超彈性碳材

中國(guó)科技大學(xué)俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)研制出一種兼具高度可壓縮性和可拉伸性的超彈性全碳多孔材料，研究人員稱其為“碳彈簧”。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。該碳彈簧可以在-60%至80%的大應(yīng)變范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可逆的拉伸和壓縮形變，并能完全回彈，類似于真正的金屬?gòu)椈?，這種彈性特性使其與幾乎所有先前報(bào)道的多孔碳材料區(qū)分開(kāi)來(lái)。鑒于該碳彈簧的獨(dú)特變形機(jī)制和機(jī)械性能，以及良好的導(dǎo)電性，研究人員將其作為關(guān)鍵部件，成功研制了可檢測(cè)微小振動(dòng)的應(yīng)變傳感器件，其應(yīng)變檢測(cè)限至少為±0.5%，可檢測(cè)的最高振動(dòng)頻率至少為1000Hz，并能對(duì)多種復(fù)雜的振動(dòng)模式做出靈敏的響應(yīng)，其中包括模擬的地震波振動(dòng)。

碳彈簧在智能振動(dòng)和磁性傳感器件方面的應(yīng)用（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

碳彈簧制備過(guò)程示意圖及其微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能特征（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

大尺寸共價(jià)有機(jī)框架的超快單晶聚合

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系魏大程團(tuán)隊(duì)提出“超臨界溶劑熱法”，將單晶聚合反應(yīng)速率提高10萬(wàn)倍。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。研究發(fā)現(xiàn)，超快單晶聚合得益于超臨界流體所具有的低表面張力、低黏度和高擴(kuò)散系數(shù)等特性。相較于有機(jī)溶劑，超臨界流體表面張力近乎為零，黏度極低，有利于反應(yīng)單體的擴(kuò)散，加快了聚合速率，提高了反應(yīng)的可逆性。2D COFs單晶尺寸達(dá)到0.2毫米，晶體生長(zhǎng)速率約40微米每分鐘，較現(xiàn)有2D COFs單晶生長(zhǎng)方法提高了約10萬(wàn)倍，較其他超快2D COFs多晶或納晶生長(zhǎng)技術(shù)提高了約6000倍。

新型硒吩類小分子受體材料

北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院王金亮教授團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作，在硒吩類聚合物太陽(yáng)能電池受體材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition。研究團(tuán)隊(duì)合成了一系列A-DA′D-A型非富勒烯小分子受體材料（S-YSS-Cl、A-WSSe-Cl和S-WSeSe-Cl），通過(guò)逐步增加硒吩環(huán)的數(shù)目并結(jié)合不對(duì)稱分子骨架的協(xié)同策略，精準(zhǔn)地調(diào)控和優(yōu)化了硒吩類聚合物太陽(yáng)能電池薄膜的形貌和器件性能參數(shù)，獲得了高達(dá)17.51%的光電轉(zhuǎn)換效率，可以有效地解決二元電池器件參數(shù)之間的平衡問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率上的突破。

基于柔性有機(jī)微納激光陣列實(shí)現(xiàn)人造光子皮膚

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙永生研究員課題組發(fā)展了一種雙層電子束直寫(xiě)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全有機(jī)柔性微腔激光陣列的大規(guī)模制備，進(jìn)而設(shè)計(jì)了基于耦合腔結(jié)構(gòu)的光子學(xué)傳感器網(wǎng)絡(luò)，最終展示了其類皮膚的機(jī)械傳感應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于Science Advances。柔性電子學(xué)在人造智能皮膚設(shè)計(jì)方面已經(jīng)取得了巨大成功，但以光子作為信號(hào)載體的柔性光子學(xué)具有非侵入性、超靈敏性、無(wú)電磁干擾及并行處理等優(yōu)點(diǎn)，有望進(jìn)一步推動(dòng)人造智能皮膚的發(fā)展。這種新型柔性光子學(xué)芯片在人的本體感覺(jué)重構(gòu)、人機(jī)交互和機(jī)器人自保護(hù)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

高強(qiáng)高耐蝕鎂合金材料

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所許道奎研究員團(tuán)隊(duì)與南京工業(yè)大學(xué)信運(yùn)昌教授課題組合作，在鎂合金力學(xué)強(qiáng)度與耐蝕性協(xié)同提升研究方面取得重要突破。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。采用多道次三向壓縮技術(shù)制備孿晶組織，通過(guò)對(duì)壓縮路徑及道次應(yīng)變的獨(dú)特設(shè)計(jì)，利用12道次低應(yīng)變和高應(yīng)變循環(huán)交替壓縮，在AZ80鎂合金中成功地制備出平均片層厚度約為200nm的高密度孿晶組織，使平均晶粒尺寸從初始材料的33mm左右細(xì)化至300nm，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)469MPa，是已報(bào)道該系列鎂合金中強(qiáng)度最高的。新材料析出相呈顆粒狀，細(xì)小且均勻分布在鎂基體中，顯著抑制了局部腐蝕的發(fā)生，將腐蝕速率降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

高密度孿晶組織的微觀結(jié)構(gòu)（UFT-4樣品）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

析出相的微觀結(jié)構(gòu)（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

一種高靈敏的柔性離子凝膠壓感皮膚

上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)器人研究所朱向陽(yáng)教授、谷國(guó)迎教授團(tuán)隊(duì)與合作者在高靈敏柔性離子凝膠壓感皮膚研究上取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。新設(shè)計(jì)的壓力傳感器主要由離子導(dǎo)電的水凝膠和導(dǎo)電金屬織布組成，與傳統(tǒng)的pF級(jí)平行板電容壓力傳感機(jī)理不同，該器件采用了新型的超高電容機(jī)理，將平行板電容中間絕緣的介電層替換為離子導(dǎo)電的水凝膠層，水凝膠與金屬電極在界面處形成了雙電層，金屬電極表面的正負(fù)電荷分別吸引水凝膠中相反極性的離子，在界面處大量微觀的離子-電子對(duì)形成微電容，由于其間隙由毫米級(jí)降低至納米級(jí)，其電容值顯著增強(qiáng)，在宏觀上形成了nF至μF級(jí)的超高單位面積電容。

開(kāi)發(fā)共熔體系處理木質(zhì)纖維素

北京林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院薛智敏副教授和中國(guó)人民大學(xué)牟天成教授合作，闡述3種以上共熔物的工作，并對(duì)共熔物的發(fā)展做了展望。相關(guān)成果發(fā)表于Chemical Society Reviews。低共熔溶劑作為一類新興體系，在林木生物質(zhì)處理和轉(zhuǎn)化中表現(xiàn)出極大的潛力。論文從共熔物的形成入手，梳理了導(dǎo)致熔點(diǎn)降低的原理（熵效應(yīng)、化學(xué)勢(shì)、相互作用、振動(dòng)擴(kuò)散機(jī)理和氣-液-固-固四相機(jī)理）。然后論述了共熔金屬、共熔鹽和低共熔溶劑的性質(zhì)和應(yīng)用。最后提出了在化學(xué)與化工領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)現(xiàn)階段依賴于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界的信息輸入。將來(lái)，基于算法的研究可以指導(dǎo)、設(shè)計(jì)共熔體系，可用于實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)化生產(chǎn)。

全疏水離子液體凝膠用于可穿戴水下傳感與通信

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團(tuán)隊(duì)陳濤研究員團(tuán)隊(duì)與浙江省之江實(shí)驗(yàn)室鄭音飛教授團(tuán)隊(duì)合作，利用疏水界面對(duì)水分子和導(dǎo)電離子的擴(kuò)散屏障功能，開(kāi)發(fā)了一種具有水下長(zhǎng)期穩(wěn)定性的全疏水離子液體凝膠材料，并實(shí)現(xiàn)了其在水下環(huán)境中的傳感與通信應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于Materials Horizons。離子導(dǎo)電凝膠材料具有良好的生物相容性、力學(xué)匹配性與可修飾性。通過(guò)疏水單體（丙烯酸叔丁酯，t-BuA）在疏水離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽，[BMIm]TFSI）中的聚合，制備了具有全疏水結(jié)構(gòu)的離子液體凝膠。其優(yōu)異的抗溶脹和防離子泄漏性能確保了該離子液體凝膠在水環(huán)境中能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。

新特提斯軟流圈的不均一性及再循環(huán)的古老大洋地幔

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳福元院士、劉傳周研究員及團(tuán)隊(duì)成員與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）的朱弟成教授合作，利用新特提斯縫合帶西段土耳其境內(nèi)的Kop Mountain蛇綠巖中的地幔橄欖巖，同時(shí)結(jié)合新特提斯蛇綠巖的已有數(shù)據(jù)，對(duì)軟流圈的不均一性及其成因進(jìn)行了深入研究。相關(guān)成果發(fā)表于Geochimica et Cosmochimica Acta。軟流圈是地球內(nèi)部一個(gè)“承上啟下”的圈層。研究顯示，Kop Mountain蛇綠巖中的地幔橄欖巖具有相對(duì)飽滿的化學(xué)組成。從而揭示了地幔部分熔融和熔體交代過(guò)程中Re-Os和Lu-Hf兩種同位素體系表現(xiàn)出的不同地球化學(xué)行為。

新特提斯在地質(zhì)歷史上的演化、縫合帶位置（a-b）及其軟流圈的不均一狀態(tài)和再循環(huán)的古老地幔性質(zhì)（c）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

新特提斯縫合帶西段蛇綠巖分布、Kop Mountain蛇綠巖位置（a）及地質(zhì)簡(jiǎn)圖（b）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

黑土耕層厚度影響作物養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量

中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所劉曉冰研究員和金劍研究員等人針對(duì)黑土層變薄如何影響作物產(chǎn)量的科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究。相關(guān)成果發(fā)表于Land Degradation and Development。對(duì)土壤侵蝕導(dǎo)致黑土層變薄從而降低中國(guó)黑土不同作物生產(chǎn)力的研究，尤其是有關(guān)作物根系吸收養(yǎng)分方面的研究缺少科學(xué)數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，與大豆相比，玉米對(duì)耕層厚度的響應(yīng)更為敏感，主要是土壤養(yǎng)分有效性降低及作物從土壤中獲取養(yǎng)分的能力下降，耕層變薄進(jìn)一步加劇了養(yǎng)分缺乏對(duì)玉米產(chǎn)量的限制。因此，研究提出，針對(duì)土壤侵蝕導(dǎo)致的耕層變薄的黑土，應(yīng)關(guān)注玉米的施肥策略保證養(yǎng)分供應(yīng)以確保玉米產(chǎn)量，比大豆更為關(guān)鍵。

草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策實(shí)施效果

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院侯玲玲研究員與國(guó)內(nèi)外合作者結(jié)合遙感數(shù)據(jù)和農(nóng)牧戶實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評(píng)估了草原生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助獎(jiǎng)勵(lì)政策的實(shí)施效果。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。研究表明，生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)咴谝欢ǔ潭壬细纳屏瞬莸刭|(zhì)量，促進(jìn)了農(nóng)牧民增收。農(nóng)牧民在獲得生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)資金后在一定程度上改變了放牧行為，草地質(zhì)量因此得以改善。由于PES（生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)付費(fèi)機(jī)制）自身的特點(diǎn)，該政策也會(huì)使相對(duì)富裕的農(nóng)牧民獲得更多的生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)資金，加大了貧富差距。針對(duì)該政策實(shí)施中可能存在的問(wèn)題，該研究還建議采用遙感數(shù)據(jù)和無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)加大監(jiān)管力度，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷完善補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置配套措施，因地制宜地推進(jìn)草原生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

氣候變暖對(duì)天山雪嶺云杉林固碳能力影響

中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳亞寧研究員團(tuán)隊(duì)以天山雪嶺云杉林為研究對(duì)象，計(jì)算了雪嶺云杉地上生物量1850年—2017年間的年固碳能力，并探討了影響雪嶺云杉固碳能力的關(guān)鍵氣候因素。相關(guān)成果發(fā)表于Forests。溫度，尤其是最低溫度的持續(xù)升高，是導(dǎo)致天山雪嶺云杉固碳能力增加的關(guān)鍵氣候因素，兩者對(duì)天山雪嶺云杉固碳能力變化的貢獻(xiàn)率分別為75%和44%?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)全球變暖背景下，尤其是隨著未來(lái)西北地區(qū)冬季氣溫和最低氣溫的持續(xù)升高，天山雪嶺云杉林固碳量將顯著增加。該研究結(jié)果可為評(píng)估全球變化背景下新疆乃至全球干旱區(qū)山地森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量變化提供研究基礎(chǔ)。

黑河流域系統(tǒng)模型的發(fā)展與應(yīng)用

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所李新研究員與科學(xué)家們開(kāi)展了黑河流域生態(tài)-水文過(guò)程集成研究。相關(guān)成果發(fā)表于Environmental Modelling & Software。他們研發(fā)的黑河流域系統(tǒng)模型主要包括4大模塊，一是流域生態(tài)水文模型，它由上游地區(qū)的分布式生態(tài)-水文模型和中下游地區(qū)的分布式生態(tài)-水文模型集成；二是社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型，它由宏觀水經(jīng)濟(jì)模型WEM和微觀代理人模型ABM組成；剩余兩個(gè)是土地利用模型和水資源模型，這兩個(gè)模型是連接生態(tài)水文模型和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的界面模型。模型在流域多尺度水量平衡的精細(xì)閉合、用水效率和水生產(chǎn)力分析、中長(zhǎng)期生態(tài)水文模擬和預(yù)測(cè)、關(guān)鍵水資源管理措施的生態(tài)響應(yīng)研究以及流域可持續(xù)發(fā)展決策支持系統(tǒng)構(gòu)建等方面開(kāi)展了應(yīng)用。

黑河流域系統(tǒng)模型框架（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所網(wǎng)站）

未來(lái)流域系統(tǒng)模型的目標(biāo)（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所網(wǎng)站）

川西淺層黃土滑坡失穩(wěn)機(jī)理研究

中國(guó)科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所陳寧生團(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)勘探、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和強(qiáng)度反演計(jì)算，在淺層黃土滑坡失穩(wěn)機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Landslides。四川西北地區(qū)分布著大量的黃土堆積，獨(dú)特的地形條件和氣候特征使得川西地區(qū)黃土滑坡的成災(zāi)背景、形成條件和成因機(jī)制有別于其他典型黃土地區(qū)，具有較高科學(xué)研究?jī)r(jià)值。2020年3月5日，四川省松潘縣窯壩村發(fā)生淺層黃土滑坡，對(duì)下方村民130人的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。團(tuán)隊(duì)對(duì)其機(jī)理分析研究后發(fā)現(xiàn)，在區(qū)域強(qiáng)烈水動(dòng)力條件和滑坡后端凹槽地形匯流作用的基礎(chǔ)上，異常高溫使融雪水突增，加速含水率飽和，使土體抗剪強(qiáng)度達(dá)到極限平衡狀態(tài)從而失穩(wěn)滑動(dòng)。

新技術(shù)助力珠江口油氣勘探

中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員熊永強(qiáng)課題組對(duì)珠江口盆地白云深水區(qū)有效烴源巖（文昌組和恩平組）中鍵合態(tài)正構(gòu)烷烴分布和單體烴碳同位素組成（δ13C）進(jìn)行分析，以在扣除油基泥漿污染的前提下，揭示研究區(qū)各層系烴源巖的真實(shí)特征。相關(guān)成果發(fā)表于Marine and Petroleum Geology。珠江口盆地白云凹陷位于我國(guó)南海北部陸坡深水區(qū)，油氣資源豐富，但受實(shí)際勘探條件的制約，巖芯獲取難度大，且獲取的巖屑大多受到油基泥漿污染，阻礙該區(qū)潛在烴源巖的地球化學(xué)評(píng)價(jià)。研究表明，油基泥漿可侵入巖屑內(nèi)部，嚴(yán)重影響催化加氫熱解產(chǎn)物中正構(gòu)烷烴的分布特征；離線脫吸附可有效消除油基泥漿的污染，同時(shí)不影響鍵合態(tài)正構(gòu)烷烴的分布特征。

與往年相比，中國(guó)2020年春天提前了8.4天

中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所蘇奮振、付東杰等人開(kāi)展了2020年新冠肺炎疫情防控下中國(guó)春天的研究。相關(guān)成果發(fā)表于Science Advances。文章采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析了中國(guó)2020年防控措施前后各指標(biāo)的變化，包括人群活動(dòng)強(qiáng)度、大氣排放及物質(zhì)、氣溶膠大氣透過(guò)率、光合有效輻射、葉面積指數(shù)和總初級(jí)生產(chǎn)力等，進(jìn)而分析過(guò)去20年春天植被指標(biāo)的變化趨勢(shì)，并與2020年春天植被指標(biāo)進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)，防控措施實(shí)行后，人類活動(dòng)大幅下降，大氣顆粒物減少，大氣透過(guò)率增強(qiáng)，太陽(yáng)有效輻射增加，植被生長(zhǎng)增強(qiáng)。與往年相比，中國(guó)2020年春天提前了8.4天，植被LAI值增高17.45%。