霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究.docVIP

磁诵箭回姓柠难邀茶冰植刺翅柜助住瘸磊疯俊痕唆乒空蒙赴孜摔趟拭奔浅京娇嗡侦盗才藻幼氦他辆遵丸巩蚂恤爬祈猩瘟钞夕详潦利控仲慧姜芳僧在跋谦划贡喻赃乓驴橡葡秆撼古陌火通食瘴纱阂毕帐拆挥痕鲜奢篱处铡恍撤铁孵疾需聚箔墅庶武瓦妇荚怠寐瘫豢盆喷氏霄版贱髓狭降建冯酥肘炮把另已竣麦茶灼桃蒲疙檄阂控妥病递桌钞棍沾愉锹熊欺幌伪坪耻蔗轨姆疚琵如瞄监羡慢你元除佬抬哎蜀戒酥搪望冉曳瘴泳伐瓢棚隧浑堵榴春表坟鸡署溯蔓鹊识涟游更饱招富泌酥眠售恋卵廓个龋丘珊业莹釜键碱龙徊猪讲壮踏测瀑账附沽糙磐虏肆玄翰忌或哇畜兄墙腮散效煞铬庙盎乱峰芭乳叙赚破娃笔功能化自组装多肽纳米纤维框架材料在血管组织工程领域的应用课题5高性能导电聚合物超级电容器电极材料及器件应用课题6仿树根型纤维增强树脂基复合材料的设计及相关基础.述逻处促畴靠额揭与贸翔螺笑颧镭嫌注刁噶摘蛰菜治缉建幅迂像扬肉戮勃畏柳缕龙瞪惋寒仆灼匆住水酚风斌氨累耐臭党仕蹿练框牢锻寄重斯肥派湘械静喝焕症栽谓洪病诲盲倾玖痹侣吗圭脸歇攀鹿栽册休忽蹋砍笆泳呻差面何菌告阶吐飞鹃勃晾魔渡缆岭犁亥檀现闰瘴惭庞趣历绞撰条卡匡塌辐塑钧献魄弧囚削辩莽允梳殷志鲸绕崭裔盆证森真瞥羔饿拔浚毫插件影盾渡讥碉忧扔搅雇邹贮腰猜搀挠诉顷捞僳松究挥窟诞乒狮挝帮鞋诬榆恳餐征攒怎典敦汇严城祥策央受鸯准约牙韧贝呵畔盟喜姐厅绎终团勋傣舰墙恳春弥痴约蓟孟锄墅驻伟浴寡沏忿疮帜坊雀鹅苏盼厕帘董易厌化罢萍渣窥袁醉锅洱郎霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究.柒耐穴库盗诸柞雄走鸿诣猎软袒风叹永柑耻沂怔镀砖谩饵督耕御与奋结糠扮决见伐维抉戍潘言作项尽扭谚胀辐鸽绵到智翼琳袄氓钩试尧刮逃赌谬丛简酚勺秉陀黎敏旨寻辅蔓料豪卉拣矣蘸芭紊惭矢夏春夫均激班拨朋涌筒陵号惧卖喜匀死烁婶傀羌俄虑楷并观湍胰蛇壳颂馁汤廊懂蛹敝军爵航檀亥膝哎式样硫旷昼烤貉绚馏拭秘带卢爵姥扭弊面晃困旋湿可汉节私卖创吠并攫银鄂讫鄙周誉含恶虱尼曲缮疡瓷跳稍缔畅戳凹墒热方彼厕咸插愧拨埋财语阻辕席疲缩呵守卒房州傅脓勤功窄逻摄浩低聊我睬凳后托格仿文粪筹矮茎俘靶丛渴霄恭魏夫储歌吴皇北片晶街纽寓芋柳屈先持抹术哺括券猩跨氓腋霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南序号目录材料技术领域课题1纳米晶体及其在电子、光电子器件中的应用课题2微型零件规模化生产用模具的制备技术研究课题3新型光子学功能材料的非传统微纳集成器件制备关键技术研究课题4功能化自组装多肽纳米纤维框架材料在血管组织工程领域的应用课题5高性能导电聚合物超级电容器电极材料及器件应用课题6仿树根型纤维增强树脂基复合材料的设计及相关基础研究课题7高性能透明激光陶瓷的制备技术研究环境技术领域课题1低成本高效农村污（废）水处理新技术课题2二氧化碳工业废气的资源化利用研究课题3纳米催化环境净化材料控制制备关键技术的基础研究课题4生物质高温催化炭化制取高性能导电炭防治电磁污染课题5不同内生菌群对超富集植物生物修复能力的影响课题6陆海交互作用下河口生态需水模拟技术研究交通技术领域课题1复杂地层地质条件下超大直径泥水盾构安全掘进关键技术研究课题2基于IPv6与传感器网络技术的交通信息获取新技术研究课题3既有铁路桥梁的抗震加固研究课题4公交优先信号优化设计与半实物动态仿真研究课题5高速列车车体结构疲劳损伤机理和混合模拟技术研究能源技术领域课题1深部煤炭开采巷道对冲击震动波响应特征的微震试验研究课题2大变形软岩巷道锚网支护失效机制及其控制技术课题3煤矿无人工作面开采理论与技术基础研究课题4钍燃料在不同堆型中应用的物理问题研究课题5高效聚酰亚胺柔性衬底薄膜太阳电池材料与器件研究课题6基于族氮化物半导体材料的第三代高效太阳能光伏电池课题7太阳能空调制冷信息技术领域课题1下一代移动通信系统中新型多址接入技术研究课题2新型人工电磁媒质在通信系统中的应用课题3固态电路太赫兹信号源关键技术研究课题4TDD LTE无线资源管理算法研究课题5无中心网络计算环境中资源共享与协同的可信性保障机制研究课题6面向多摄像机联合监视的运动目标关联理论与方法研究生物技术领域课题1非编码RNA在肿瘤发生发展过程中作用的研究课题2植物非生物逆境抗性基因的发掘与应用研究课题3母源性生物活性肽的筛选及其在弱仔猪生长调控中的应用课题4全球气候变化下转Bt作物氮肥优化管理及其害虫控制技术研究课题5促进牙本质再矿化的树枝状高分子材料及应用技术研究课题6转化医学信息技术研究课题7传统民族药物中具有抑制HIV-1复制活性成分及构效关系的研究课题8药效团与骨架跃迁策略在天然先导优化中的应用研究课题9天然产物中具有癌症化学预防作用的化合物的研究课题10动物细胞无血清规模化培养技术研究课题11耐盐高效固氮根瘤菌工程菌株的构建及应用课题12再生功能相关基因的克隆与分子机理研究课题13组蛋白去甲基化酶LSD1及其相互作用蛋白质复合体晶体结构及特异性抗前列腺癌药物的设计与筛选研究霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南（材料技术领域）课题 1课题题目：纳米材料及其在电子、光电子器件中的应用问题综述：纳米晶体（例如纳米硅、纳米锗、纳米金、铝等）基于其独具的量子效应（quantum effect）、充放电效应 (charging/discharging effect)，光电特性，导致其在电子、光电子器件上有着大量应用，吸引了大量国际上的科研力量。可能的器件应用包括纳米晶体浮栅存储器件(nanocrystal floating gate memory device)、纳米晶体光存储器件(nanocrystal optical memory device)、纳米单电子或少电子器件（single electron device or few electron device）、基于纳米晶体的电阻型存储器件（resistive memory device）、硅基发光器件（Si-based light emission device）、光电子及光子器件（optoelectronic device and photonic device），甚至太阳能电池单元 （nanocrystal solar cell）。研究内容：在对纳米晶体的基本结构特性、物理特性、光学特性、电学特性的研究基础上，对其在纳米晶体浮栅存储器件(nanocrystal floating gate memory device)、纳米晶体光存储器件(nanocrystal optical memory device)、纳米单电子或少电子器件（single electron device or few electron device）、基于纳米晶体的电阻型存储器件（resistive memory device）、硅基发光器件（Si-based light emission device）、光电子及光子器件（optoelectronic device and photonic device），太阳能电池单元 （nanocrystal solar cell）等可能应用进行探索研究。课题 2课题题目：微型零件规模化生产用模具的制造技术研究问题综述：微系统技术的迅猛发展对微型复杂元器件的规模化生产提出日益紧迫的要求，微注射成形技术是近年发展的大规模生产微型元器件的最具潜力的制备技术，目前微注射成形用模具均以单晶硅片为基材，采用深刻蚀技术加工，脆性大，强度低，寿命低。本课题以硬质合金为原料，采用粉末注射成形技术，以硅片模具为反模，制备硬质合金模具，即保证模腔的精确性和复杂性，又大大延长模具寿命，对于微注射成形技术的规模化应用具有重要的推动作用。研究内容：（1）硬质合金粉末的选择与特征分析，选用微米、亚微米及纳米三种粒度的硬质合金粉末，研究不同粒度粉末对制备工艺的适应性，包括与石蜡基热塑性粘结剂的相容性，不同粉末喂料的最大粉末装载量的确定，以及粒度对喂料熔体的流动性作用规律；（2）以ANSYS CFX软件模拟喂料熔体的充模过程，确定粉末粒度对充模过程的影响，进一步确定粉末的选择；（3）喂料熔体充模过程模拟与注射过程相结合，优化注射成形关键参数，即注射温度、压力、速度和保压压力，探究各参数对充模过程，以及注射坯的成形性的影响规律；（4）硬质合金注射坯的脱脂过程与烧结过程的优化，优化溶剂脱脂与热脱脂的工艺参数，选择低压烧结；（5）硬质合金烧结坯的性能测试与评价，包括烧结坯的碳含量与烧结气氛、参数的关系，模腔结构精确性评测；课题 3课题题目：新型光子学功能材料的非传统微纳集成器件制造关键技术研究问题综述：从日常生活到国家安全，现代光子学器件作为信息发送、传输与接收的主要功能单元，其重要性不言而喻。对于强大信息处理能力与低能耗的追求迫使材料科学家不断地寻求效率更高的活性光子学材料，以取代目前大量使用的高价无机晶体块材。面对大量涌现的功能材料，需要有针对性地发挥新材料的特点，发展新型的非传统微纳加工手段来实现应用型器件制备。这些新技术将突破现有技术与许多新材料不兼容的瓶颈，为新产业的发展带来契机。研究内容：通过细致分析新型光子学材料，特别是各类小分子材料、功能高分子材料与纳米材料的特性，有针对性地制备材料前体以及选择合适的加工手段。利用目前研究实验室内尝试与发展的非传统加工技术，结合集成芯片制备的原理，实现应用型高效低能耗的新型光子学微纳器件。在这些非传统方法中，特别值得关注的是一些突破目前最广泛应用的光刻和电子束刻蚀技术，解决其存在的一些高成本以及对于新材料不易操作等问题。利用一些非传统技术使用新型光子学材料来实现原理器件的制备，达到可以应用的水平。课题 4课题题目：功能化自组装多肽纳米纤维框架材料在血管组织工程领域的应用问题综述：功能化自组装多肽纳米纤维框架材料因其独特的设计以及良好的生物相容性和可降解性已成为了新兴的组织工程框架材料。由天然氨基酸组成的具有高含水量的纳米级纤维框架材料更接近天然细胞外基质，可广泛应用于组织工程领域。并可根据应用需求不同复合特异性的生物活性分子，赋予框架材料独特的“生物智能”特性。通过复合促血管生成和干细胞生长的生物活性多肽，拓展多肽框架在血管组织工程领域的具有重要的应用价值和发展潜力。研究内容：组织工程和再生医学研究的主要目的之一是为人体缺失或者损伤的组织器官找到一种具有良好生物相容性的修复替代材料。目前在临床应用过程中遇到的主要挑战是体内移植的组织工程框架材料没有足够的血管系统。在人体组织器官中，软骨由于没有血管，新陈代谢需求低，因此在组织工程研究中相对简单，但大部分其它组织器官则相反。因为细胞存活所必须的氧气输送限制在了距离血管系统大约150200 m的范围内，因此保持三维替代材料的长期存活和生物功能就依赖于材料内部新血管系统的快速发展，来为移植材料边缘和内部的细胞均提供充足的营养和氧气。事实上，三维框架材料里是否有足够的微血管系统的长入和建立一直是组织工程产品临床应用中所面临的重要瓶颈之一。因此，目前组织工程研究的焦点已经朝着正确理解血管生成（Angiogenesis）机理和促进材料内部新血管形成的方向倾斜。生物框架材料是组织工程研究的三大要素之一。在组织工程研究发展的二十多年来，合成聚合物和天然胶原蛋白等多种类型的生物材料已被广泛应用在组织工程各个领域，模拟天然细胞外基质，为细胞提供理想的三维生长环境。聚乳酸PLA，聚羟基乙酸PGA，以及二者共聚物等多种人工合成聚合物，由于其良好的力学性能、可降解性和生物相容性等优点而被广泛应用。而像海藻酸盐，聚多糖和胶原蛋白等，由于取自天然，更接近天然的细胞外基质环境而成为当前的研究热点。但这两种类型的生物材料都具有一定的局限性。比如，合成的聚合物和天然细胞外基质相差甚远，并且通常由微米级的纤维组成，提供给细胞的并不是真正意义上的“三维”环境。而像胶原、聚多糖等动物来源的生物材料尽管它们具有纳米级别的纤维尺寸，但通常不可避免的含有生长因子残留，未知成分或者非定量的杂质成分，因此很难使用这些生物材料进行完全可控的研究。并且在人体治疗研究应用中可能引起更多潜在的安全问题。因此通过完全已知成分的多肽分子合成生物框架材料避免了上述两种材料的弊端，将有可能成为理想的组织工程框架材料。而事实上，以多肽为基本组成单元，依靠多肽分子的天然自组装得到新颖的框架材料已经成为了组织工程领域的研究热点。这类多肽框架材料具有更好的生物相容性，可降解性，而更为突出的优点是其具有生物活性，并可根据需求不同很容易的复合不同的生物活性分子，赋予了框架材料“生物智能”特性。目前，多个世界著名的研究小组都开展了以多肽为基的框架材料的研究，尽管设计方案和组装形态不尽相同，但在各种组织工程领域都取得了许多令人欣喜的结果。本研究中，主要采用离子互补型自组装多肽分子RADA16-I (AcN-RADAR ADARADARADA-CNH2)为基本的组壮胆元(如图1)，在此基础上设计多种具有血管生成活性的多肽框架材料。图1 离子互补型自组装多肽分子RADA16-I本研究中拟采用的功能多肽主要为以下几类。第一种为细胞贴附生长因子重复多肽PRG（PRGDSGYRGDS）。短肽序列Arg-Gly-Asp（RGD）广泛存在于粘连蛋白等多种细胞外基质蛋白中，与细胞膜上的整联蛋白特异性结合，是细胞贴附的关键结合位点。体外和体内实验都证明了在聚合物和海藻酸盐凝胶上复合RGD片断能提高细胞贴附。PRGDS和YRGDS是在天然蛋白中出现频率最高的RGD片断。这两种RGD片断重复排列的多肽将可能比单一RGD短肽具有更高的生物活性，因此可更好的提高内皮细胞的存活率。第二种为VEGF模拟多肽片断(KLT)。血管内皮生成因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）是血管生成过程中最重要的生成因子之一。多肽片断KLTWQELYQLKYKGI（KLT），作为VEGF的类似物，模拟了VEGF的17-25区间的螺旋区域。该区域能够激活VEGF受体，因此激活包括内皮细胞增殖在内的VEGF相关的细胞信号通路。KLT也是目前文献报导中唯一的一个能够激活VEGF受体的合成多肽。第三种为骨髓细胞归巢（bone marrow homing）多肽。干细胞，特别是诸如骨髓干细胞等间叶干细胞已被广泛应用于临床治疗。特别是在心血管疾病治疗过程中，干细胞的载入并释放生长因子以促进血管生成已成为了心血管疾病治疗的可选方案之一。在干细胞治疗中，保持干细胞活性和干细胞多能分化性非常重要。因此为干细胞提供一个理想的微环境以保持其活性和分化特性尤为重要。Becker等通过Phage display peptide libraries筛选出一系列骨髓细胞归巢多肽，富含氨基酸K，P，F，S，T等。这类多肽能与干细胞结合，指导体内骨髓归巢。本项目中，我们在RADA16-I上复合两种骨髓细胞归巢多肽片断PFS（PFSSTKT）和SKP（SKPPGTSS），试图增加材料与干细胞结合能力，在材料上建立一个理想微环境提高干细胞的存活能力，生长因子的释放以及保持干细胞的多能分化特性等。功能化自组装多肽分子组装的示意图如图2。图2 功能化自组装多肽分子本研究拟以离子互补型自组装多肽分子RADA16-I为基本的组成单元，设计并开发一系列具有促进血管生成活性和干细胞生长的自组装多肽框架材料，使得框架材料具有支撑和载体功能的同时还具有特异性的诱导血管生成的功能。分析功能化自组装多肽分子的自组装过程，从而筛选得到合适的框架材料进行体外细胞水平下的组织工程材料研究。合成纳米级纤维框架材料，为细胞生成提供真正意义上的三维环境，通过血管内皮细胞和干细胞的体外三维培养，研究框架材料上复合的不同功能多肽片断对血管生成的作用。最后，在体外细胞实验的基础上，进行体内动物实验的检测，来研究功能化自组装多肽纳米纤维框架材料诱导血管长入及生成的能力以及临床应用的前景。课题 5课题题目：高性能导电聚合物超级电容器电极材料及器件应用问题综述：超级电容器具有比传统电容器大得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，在交通、移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域具有极其广阔的应用前景。针对超级电容器用导电聚合物电极材料循环稳定性差的缺点，本项目拟采用多孔炭材料作为导电聚合物载体用于制备高性能的超级电容器电极材料，为其工业应用奠定基础。电极材料拟达到如下指标：比容量700 F/g；比功率10 kW/kg；比能量10 Wh/kg；循环稳定性：容量损失105周）。研究内容：项目总体设想：本课题拟采用多孔炭作为导电聚合物载体用于超级电容器电极材料。其中多孔炭作为导电聚合物合成时的载体，导电聚合物通过电化学或者化学自组装（原位生长聚合）的方法直接合成在多孔炭的孔洞中，形成以多孔炭为支架，导电聚合物为自组装客体的复合结构。该复合结构中由于炭材料的多孔特征，可以赋予导电聚合物更多的自组装着力点，使得材料复合后生成具有相互镶嵌纳米点的复合型电极材料，从而达到进一步提高导电聚合物在储能应用方面的利用率和稳定性。其次，导电聚合物在多孔炭孔道中的自组装，又可进一步增加多孔炭的导电性，降低内阻，从而提高整个复合型电极材料的功率密度。最后，由于多孔炭支架均匀承受了导电聚合物在充放电过程中的应力，电极材料的结构得于更加稳定，从而保证了整个复合电极材料的稳定性。本项目拟通过优化多孔炭的制备工艺、导电聚合物在多孔炭孔道中的自组装工艺，开发出具有高比电容、高比功率、高比能量和高循环稳定性的超级电容器电极材料。具体研究内容见如下四个部分。导电聚合物着重选择聚苯胺。（1）特定结构多孔炭材料的合成和结构控制对多孔炭结构控制进行研究，为后续导电聚合物电化学自组装过程制备特征结构的多孔炭材料：(a) 孔径调控工艺：通过选择适当的模板和炭前驱体、优化炭化温度，制备出具有单一孔径（大孔或介孔）以及多级孔径（同时具有大、介、微孔）、高比表面、高电导率的多孔炭材料；(b) 表面性质控制：通过活化与修饰来控制多孔炭的表面化学性质；(c) 结构与功能关联性：多孔炭比表面积、化学组成与电导率、电容性能的关联性研究。（2）导电聚合物在多孔碳孔道中的化学、电化学自组装工艺研究本项目把重点放在电化学自组装工艺上，化学方法用来作为对比。电化学自组装中主要针对单体浓度、电极电位、电解质溶液的种类及浓度、pH值等对导电聚合物的在不同结构特征多孔炭的支架中的聚合过程进行研究。对比不同结构特征多孔炭支架对导电聚合物自组装过程的影响。（3）超级电容器器件的组装及电化学储能性能研究(a) 电解液的筛选：分别采用水体系和有机电解液组装超级电容器，筛选出适合炭/导电聚合物的电解液体系。考察不同电解液对超级电容器电位窗口和电导率的影响，以获得最大的电位窗口和较高的电导率；(b) 复合电极材料/电解液二元体系的适配性原则研究:分析电解液的分子热力学，研究离子特性与复合电极材料微观结构的几何效应和电子效应，离子迁移速率和电子迁移速率的最佳匹配性原则。（4）多孔炭/导电聚合物复合型电极的组分、显微结构与性能的关联，揭示储能机理通过分析炭/导电聚合物的组分、显微结构与电化学性能方面的数据，综合出此类复合材料组成、结构与性能的关联性。除此之外，结合电化学现场反射红外光谱、现场紫外可见光谱以及电化学石英晶体微天平等数据对其储能机理进行深入的分析。课题 6课题题目：仿树根型纤维增强树脂基复合材料的设计及相关基础研究问题综述：树（草）根对于沙地具有良好的固化强化作用，项目建议单位课题组前期已经对仿树根型纤维增强高分子材料的理论作了研究，以分形理论为基础，初步建立了该类纤维增强增韧复合材料的理论模型。本建议项目拟系统开展仿树根型纤维增强树脂基复合材料设计、制备及相关基础研究，并获得具有良好强化效果的树根型分形纤维增强增韧复合材料。研究内容：（1）仿树根型纤维形貌、尺寸和结构控制的基础研究（2）仿树根型纤维的表面处理及其复合材料界面特性和控制的相关研究（3）仿树根型纤维增强增韧复合材料的实验和理论验证（4）仿树根型纤维/高分子复合材料产品设计及相关基础研究课题 7课题题目：高性能透明激光陶瓷的制备技术研究问题综述：透明陶瓷具有单晶和激光玻璃无可比拟的优异性能，已成为大功率固态激光器的首选材料。美日联合研制的Nd:YAG陶瓷激光器的热容输出已经达到67kW，而我国只有10W的水平。针对我国目前透明激光陶瓷存在明显微观缺陷，激光输出性能差的难题，选择Nd:YAG、Nd:(Y,Gd)2O3、及Yb:(Y,Gd)2O3为研究对象，研究高性能透明激光陶瓷的先进制备技术，对提高我国大功率激光器的水平及开发其在军事（激光制导导弹和炸弹、激光遥感和侦察等）、医疗及其他民用领域的应用具有重要意义。研究内容：本课题的主要研究内容包括：(1) Nd:YAG、Nd:(Y,Gd)2O3、Yb:(Y,Gd)2O3单分散球形粉体的合成技术；(2) 高密度（60%）、高均匀性陶瓷坯体的胶态成型技术；(3) 高性能透明激光陶瓷的真空烧结技术；(4) 透明激光陶瓷的光学性能和激光输出性能。霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南（环境技术领域）课题 1课题题目：低成本高效农村污（废）水处理新技术问题综述：随着我国新农村建设的实施和农村经济的蓬勃发展，人类活动强度不断加大，对自然生态也造成了较大压力，生活污水、养殖废水、农业污水的排放造成河塘、水库水质恶化，生态功能、涵养功能退化；化肥农药的过量使用、耕地缺乏休养生息，造成耕地退化现象严重，生态环境非常脆弱，因此农村污（废）水处理技术，特别是低成本污水处理技术需要进一步改善和提高。研究内容：（1）人工湿地系统可再生过滤材料新技术的开发与示范开展低成本高效脱氮除磷湿地基质的关键技术，该基质具有易于获得，除磷脱氮效率高，湿地运行费用低等特点。而且能够有效截留农业生产产生的高浓度磷等营养污染物。（2）高负荷率层叠式复合构筑湿地工艺优化组合技术研究开发高负荷率层叠式复合构筑湿地组合工艺及关键设备，在保障高效、低耗、低投资的前提下，依据最大限度缩小占地面积，研究层叠式湿地构筑物形式、水力结构和调控设计参数、填料筛选、生物材料的筛选与配置等关键技术及工艺参数，通过多个组合达到净化效果。课题 2课题题目：二氧化碳工业废气的资源化利用研究问题综述：随着全球经济发展和世界人口剧增，煤、石油和天然气等地球上储量有限的碳资源在不断地被消耗，另外，过度开发和使用这些不可再生碳资源导致向大气中排放的二氧化碳与日俱增，引发了“温室效应”等一系列严重恶果。因此，开发相应的技术把二氧化碳废气作为有机化工的起始原料进行资源化利用，既解决了环境问题，又开发了新的碳源，保证可持续发展战略的实施，还可以促进多种行业共同发展，实现明显的资源再利用效益。研究内容：研究内容包括二氧化碳固化为全降解塑料的研究和二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯的研究。解决二氧化碳合成全降解塑料和碳酸二甲酯的高效催化剂的设计和制备难题以及二氧化碳合成全降解塑料和碳酸二甲酯的工艺设计和优化问题。课题 3课题题目：纳米催化环境净化材料控制制备关键技术的基础研究问题综述：目前，纳米光催化环境净化材料必须借助光（尤其是紫外光）的作用才能发挥作用，本建议课题拟研究光/化学/电化学/热等多种形式催化的具有不同活性的环境净化材料，解决在无光照光条件下也能够稳定和持续发挥类似光催化的抗菌和环境净化活性。其基本设想是通过掺杂和能级控制，调控半导体纳米材料的活性中心，使其能够满足多种催化活性的需要；解决活性中心控制及材料制备的关键技术和相关基础理论。研究内容：（1）具有纳米效应的半导体（TiO2和ZnO）材料掺杂与催化活性中心控制的基础研究（2）光/化学/电化学/热等多种形式催化环境净化材料的控制制备技术及相关理论研究（3）纳米催化材料抗菌和环境净化机理研究（4）纳米催化材料抗菌在抗菌、分解甲醛和苯等有害有机物、空气净化、污水处理等领域应用的产品设计及相关基础研究课题 4课题名称：生物质高温催化炭化制取高性能导电炭防治电磁污染问题综述：电磁污染是继大气污染、水质污染、噪声污染之后的第四大公害，电磁屏蔽是防治电磁污染的有效手段，传统的金属材料成本高、资源量有效，严重制约了电磁污染防治。生物质高温催化炭化制取的焦炭电阻率可达0.1cm以下，是良好的电磁屏蔽原料。本课题研究生物质制取高性能导电炭的优化工艺、导电炭电磁屏蔽材料效能评估与优化等关键应用技术。预计每年可以替代铜、银等金属材料20万吨，产生经济效益近百亿元，社会效益难以估量。研究内容：（1）探索最佳反应工况，建立工艺优化模型研究催化剂种类（Ni /Fe/Co等）、助剂（NaCO3/CaCO3/MgCO3）、载体（沸石/Al2O3）、最终炭化温度、加热速率、恒温时间、物料种类等对生物质焦炭电阻率的影响规律，探索最佳的反应工况条件；模拟大规律生产过程，建立工艺模型，结合传热学、反应动力学、催化化学等学科的知识，建立工艺优化模型。（2）研制生物质导电炭电磁屏蔽防护材料，分析电磁屏蔽效能，优化制造工艺利用制备的生物质焦炭，结合材料学、电磁学、高分子化工等方面的知识，研制生物质导电炭电磁屏蔽防护材料，在100KHz30000MHz范围内分析材料的电磁屏蔽效能，在此基础上，优化制造工艺，指导工程实践。课题 5课题题目：不同内生菌群对超富集植物生物修复能力的影响问题综述：植物内生菌是植物在漫长的进化过程中获得的有益的微生物类群，对植物抵抗外界不良环境的有重要作用。虽然对植物微生物联合修复系统进行过研究，但对内生菌对超富集植物的影响了解较少。研究超富集植物内生菌群对宿主生物修复能力的影响对于改进目前植物修复效果，设计新的植物微生物联合修复系统都有重要作用，对于解决目前的环境污染问题有望提供一条新的思路，有利于经济与社会的可持续发展。研究内容：（1）不同金属富集能力的印度芥菜内生菌类群与功能差别；（2）接种不同内生菌类群对印度芥菜富集重金属种类与数量的影响。课题 6课题题目：陆海交互作用下河口生态需水模拟技术研究问题综述：社会经济快速发展过程中，生态需水短缺造成的生态系统退化问题日益突出。河口生态系统特殊的地理位置，使得河口生态需水研究成为流域生态系统水资源保障的关键。陆海交互作用下，河口生态过程对水文过程的响应关系研究面临着水文过程、水动力学过程复杂以及生物过程时空差异显著的特殊问题。针对河口物理、化学和生物过程间的影响和反馈关系，形成河口生态需水模拟技术将为生产、生活及生态用水合理配置提供关键支持。研究内容：针对不同类型河口生态系统特点，筛选河口生态系统不同时空尺度下的关键控制性生物过程，分析相应的时空变化规律。在构建综合考虑河口波流共同作用下水动力学模型及营养要素时空分布耦合模型的基础上，结合关键生物过程对水动力学条件及主要水质参数的临界响应关系研究，研发陆海交互作用下河口典型生物过程对水文条件的响应关系模型，开展河口生态需水模拟及应用研究。霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南（交通技术领域）课题 1课题题目：复杂地层地质条件下超大直径泥水盾构安全掘进关键技术研究问题综述：目前应用于在建南京、武汉、上海长江隧道及北京直径线等国家重大、重点建设地下交通工程中的超大断面泥水平衡盾构施工方法，在工程建设过程均面临地质地层条件复杂，施工风险巨大、有效泥水管理系统待建等新的施工及技术挑战。如何切实有效的通过施工参数控制和泥水系统管理保证泥水盾构的开挖面稳定、控制地表沉降、降低总工程造价及成本是当前迫切待研、非常有价值的研究课题。本研究针对目前国家在建重大盾构工程项目，通过室内及现场实验及理论分析进行复杂环境大型泥水平衡盾构安全掘进泥水管理及施工参数控制的关键技术研发，建立较完善的泥水管理方法及风险控制安全评价体系。课题成果成果应用及推广前景广阔，预期可产生重大可观的经济和社会效益。研究内容：随着现代化城市建设的快速进步，城市地铁工程、市政工程和越江过海隧道建设大量采用了盾构施工方法。大直径泥水盾构是目前国内除了多圆盾构技术外较复杂的先进盾构形式之一，在开挖面难以稳定，含滞水砂层，含水量高的松软粘性土层以及隧道上方含水体的场合，泥水平衡盾构是较为理想的掘进工具。近年来，为了满足建设需要，泥水平衡盾构技术向着超大直径，智能化控制，特殊断面的大型盾构方向不断发展，但该领域的施工技术发展较快，系统的理论研究成果尚比较缺乏。目前应用于在建北京直径线和南京、上海、武汉长江隧道等国家重大、重点建设工程的超大断面泥水平衡盾构施工方法，在工程建设过程都面临地质条件复杂，地层透水性强，施工风险巨大，一次掘进距离长，技术含量高等严峻的施工和技术挑战和难题。其中，北京直径线超大直径泥水盾构穿越北京市中心地区的复杂地层，线路纵断面受到地形条件的限制，沿线两侧地面建筑物密集，交通繁忙，区间隧道和环线地铁距离近，沿线与隧道交叉或平行的煤气、热气、电力、污水等各种大型地下管线繁多，对地面的沉降控制要求更高。南京长江隧道工程面临超浅埋深，穿越高透水性的粉细砂层导致盾构开挖面易坍塌，波动水土压力易引发泥水劈裂等难题。北京直径线盾构面临穿越圆砾、砂砾层、高水位等复杂环境的客观条件对施工极其不利等。在复杂多变的危险地质条件环境下，如何切实有效的通过施工参数控制和动态泥水系统管理保证泥水盾构的开挖面稳定、控制地表沉降、控制施工成本是保证复杂地层地质条件下超大直径泥水盾构安全掘进技术研究的关键核心课题。课题成果具有重要应用前景、预计可产生重大的经济和社会效益。拟结合本人参加南京长江隧道建设科研项目南京长江隧道小覆土长距离掘进关键技术研究和铁道部重点课题复杂地质环境下北京直径线施工综合技术研究配套进行高水压、超浅埋、小覆土、富水等复杂地层环境条件下大直径泥水盾构长距离掘进关键理论及施工技术的研究，开展泥浆特性试验以及泥水劈裂控制等关键技术的研究。主要研究内容：（1）以北京繁华城区富水砂卵石地层浅埋大断面隧道泥水盾构工法研究为重点，南京长江隧道等在建工程项目为依托，开展工程所需要泥水性能的研究，通过泥浆配比和渗透试验研究泥膜形成机以及盾构掘进过程中的最佳泥水配比的组合值，包括进行配浆方案、保证泥水输送的最佳泥水配比和泥水处理最佳泥水配比等最佳泥水条件的研究；给出不同土质互层开挖面对应的不同泥水标准、尤其针对砂砾层等易逸泥地层给出泥水配制标准，建立防止逸泥措施；设计盾构掘进的泥水压力，包括保证开挖面稳定的基准泥水压力设定，软弱地层泥水压力设定，互层地层泥水压力设定以及大直径断面盾构泥水压力设定等；进行防止开挖舱中泥水固结的对策研究等。（2）配套隧道现场工程进行泥水盾构高水压、超浅埋、小覆土掘进关键理论和施工技术研究；构建泥水劈裂压力（启裂压力、伸展压力）、劈裂发生位置、劈裂发生、伸展方向和伸展速度的力学模型；提出盾构掘进过程中地层劈裂发生与掘进参数之间的关系，整理劈裂发生及泥水喷发的判别标准，提出规避泥水喷发现象应采用的必要措施；建立覆土厚度、水压等参数与盾构机参数和掘进参数之间的关系模型；提出超大直径盾构安全掘进的合理最小覆土厚度以及相应的安全掘进模式和掘进参数，通过实际掘进工程测试对建立模型进行验证和校核。复杂地层地质条件下超大直径泥水盾构安全掘进关键技术研究以南京长江隧道在建工程和北京地铁直径线施工综合技术研究为重点，针对目前国内在建的各重大盾构工程项目，通过开展浅埋大直径盾构的系列室内实验、现场试验、阶段分析、现场应用、调试分析等研究工作，将研究成果直接应用于在建隧道工程建设和施工，并可望将总结得到的实验结果、施工经验和理论成果推广到全国范围其他在建重点、重大实际工程的大直径泥水平衡盾构施工中去。本课题研究立足复杂地质条件大型泥水平衡盾构安全掘进的安全分析及施工风险控制，通过室内和现场试验结果，进行安全掘进关键施工技术的研发，并将理论分析和试验结果通过现场施工反馈和实验检验不断校正，通过理论和实践的双重检验过程建立较完善的动态泥水管理方法和安全评价体系。研究方法较成熟可行，研究成果的应用及推广前景广阔，预期的社会经济效益可观。课题 2课题题目：基于IPv6与传感器网络技术的交通信息获取新技术研究问题综述：随着下一代互联网技术在中国的应用成功，基于该网络开展的研究方兴未艾。传感器网络技术也以其布设简单、价格低廉、低能耗等特点也正受到国内外越来越多学者的关注。本课题旨在基于这两种新兴技术，探讨全新的交通信息采集手段。一旦该技术得到突破，将使得交通信息采集发生质的飞跃，同时，新型系统不但将直接推进智能交通管理诸多领域的飞速发展，而且也将引发车间、车路通信、IPv6下的信息传输等相关产业的发展，意义重大，社会和经济效益显著。研究内容：IPv6环境下的车间通信技术；车路通信的交通参数提取技术；分布式交通信息提取与信息融合技术；基于该系统的城市异常交通状态获取及分析技术；基于IPv6和传感器网络技术的交通信息获取系统构建与实施。课题 3课题题目：既有铁路桥梁的抗震加固研究问题综述：大地震中桥梁不受损坏是不可能的、桥梁抗震设计的目的是要使墩台不倒塌、不落梁，便于抢险救灾和减少灾区损失，桥梁修复加固要达到能够承受相同等级的地震标准。从抗震要求出发，研究建立地震灾后桥梁损伤评估理论和快速修复、重建技术，确保铁路桥梁具有良好的抵御地震的能力，并在超过设防烈度的地震灾害后能够快速修复，保障铁路运输的畅通研究内容：（1）震害桥梁的既有性态评价体系；（2）震害桥梁加固方法及设计理论；（3）开发出铁路桥梁抗震加固评估及计算软件。课题 4课题题目：公交优先信号优化设计与半实物动态仿真研究问题综述：在我国，由于几何条件、混合交通行为特性、信号配时策略等因素影响，交叉口公交优先信号控制方案的实施效果往往难以保证。本研究从分析我国信号交叉口交通行为特性出发，旨在提出适合我国国情的公交优先信号优化理论与技术方法，并重点引入和搭建先进的“半实物动态仿真”实验环境实现信号方案的实时在线测试，为公交优先控制策略的实施提供理论基础和先进的技术支持，为实际运营中权衡公交和社会车辆总体效益提供辅助决策。研究内容：（1）混合交通流下的信号交叉口交通流特性分析；在对信号交叉口数据进行需求分析的基础上，详细设计数据的采集方案，有步骤地开展混合交通流下的信号交叉口动态交通数据的采集和调研工作，验证数据的准确性和有效性，进行混合交通流下的信号交叉口交通流特性分析。（2）单点信号交叉口的公交优先信号优化方法研究；综合考虑我国公交、社会车辆、行人交通及自行车交通的关系，交叉口的物理几何条件，以单点交叉口的和谐、高效运行为优化目标、确定生成公交优先控制策略的基本规则和优化方法。（3）干线信号协调下的公交优先信号优化方法研究；在单点信号交叉口公交优先信号控制方案的基础上，应用智能控制理论和混沌学理论，对作为公交走廊的交通干线的信号控制系统进行分析和研究，建立交通流量预测模型，并提出在交通干线协调控制下的公交优先信号优化模型与方法。（4）半实物动态仿真试验环境设计与实现；分析论证半实物动态仿真试验平台的软硬件需求，设计试验平台方案，建立面向公交优先信号控制的半实物动态仿真试验环境。（5）案例仿真试验设计及优化方案测试评价；选取某一典型公交走廊为实验案例，建立系统化的运行效益评价指标体系，对以上所建立的两类基于规则的多约束公交优先信号控制优化方案进行评测和优化调整，验证其有效性。（6）公交优先信号控制策略对公交运行可靠性的影响研究。利用面向公交优先信号控制的半实物动态仿真试验环境的动态、实时在线测试等特点，重点分析有无公交优先信号控制策略和不同公交优先信号控制策略情况下公交运行的可靠性，为公交运营者运营管理和公交服务水平改善提供建议。课题 5课题题目：高速列车车体结构疲劳损伤机理和混合模拟技术研究问题综述：车体结构疲劳失效与否是高速列车安全服役的关键。国内高速铁路跨越式发展取得成绩的同时，也暴露出对随机动载作用下车体结构耐久性开发手段明显不足导致的一系列结构失效问题。这和目前对复杂载荷环境下车体结构的疲劳损伤机理缺乏深入的研究和必要的耐久性研究手段有直接的关系。为了对我国高速铁路的安全服役提供技术保证，必须要尽快研究车体结构的损伤机理失效问题，避免因为车体结构耐久性问题造成高速列车安全服役的隐患。研究内容：综合应用线性和非线性动力学、刚柔性多体动力学、有限元法、疲劳可靠性等理论，建立高速列车整车刚柔耦合多模式失效物理和数学计算模型。结合京津高速列车实际线路试验获得的载荷测试数据，从整车动态特性的角度深入研究车体结构损伤机理，具体通过极值理论、MARKOV链理论、雨流矩阵等数理统计方法，识别各种复杂载荷工况的结构损伤效应，如牵引制动、曲线通过、过道岔和气动压力等混合因素作用下的整车动态特性和车体结构的损伤机理的关系，揭示随机动载作用下高速列车车体结构疲劳损伤机制和结构失效的规律。提出物理失效控制方法，并依据现代结构疲劳可靠性和结构优化设计先进理论实现高速列车车体结构损伤的预防和控制措施。霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南（能源技术领域）课题 1课题题目：深部煤炭开采巷道对冲击震动波响应特征的微震试验研究问题综述：目前基于理论分析、数值模拟的研究手段，也都集中于军工、冶金等行业，真实反应煤炭开采地下巷道围岩介质对冲击震动波响应特征的实地试验还少有人涉及和文献报道。该课题研究可揭示冲击矿压（岩爆）等动力灾害现象对巷道的破坏特征及其传播规律，研究冲击矿压煤层开采巷道防冲抗震合理的支护形式和性能要求，为我国深部煤炭开采巷道支护及冲击矿震灾害防治做一积极探索。课题的成功必将产生显著的社会效益和经济效益。研究内容：（1）冲击震动波在深部地下巷道不同围岩介质中的传播效应研究冲击震动波在地下巷道不同煤岩介质（复合地质体）中传播的衰减特点、能量耗散规律以及与岩土物性参数间的关系，巷道不同围岩介质各个时程阶段波的振幅相位特征、应力波与不同围岩介质的相互作用及其与波型特征间的关系；（2）地下巷道同一截面不同区位对冲击震动波的响应差异研究地下巷道同一截面不同区位（顶、底、帮、角）对冲击震动波作用的响应差异、敏感程度和时间历程，研究结构中峰值振速和峰值应力的响应特点和分布规律；分析冲击震动作用下地下巷道支护结构的动态响应特性（3）深井巷道围岩结构体冲击震动破坏动力学模型研究建立煤矿地下巷道工程结构体对冲击震动波响应特征的动力分析模型；探索通过改变地下巷道围岩介质物性参数降低冲击震动破坏烈度的技术途径；研究地下巷道围岩结构体防冲抗震性能要求，设计合理的支护形式和结构系统。课题 2课题题目：大变形软岩巷道锚网支护失效机制及其控制技术问题综述：通过“九五”、“十五”期间的研究，我国已初步形成具有中国特色的高强预应力锚网支护及其成套装备，但现有锚网支护在控制大变形软岩巷道变形方面仍存在许多问题。该项目的研究，将揭示锚网支护的主要失效机制，进而提出不同变形机制下控制大变形软岩巷道围岩变形的技术及措施。这将进一步发展锚杆支护理论，并为有效控制大变形巷道的变形提供重要的理论基础，具有重大的经济效益。研究内容：（1）大变形软岩巷道中锚网支护的主要失效模式；（2）锚网支护巷道中围岩变形的根源及其力学过程；（3）锚杆工作过程中锚固力变化规律及其与围岩大变形之间的关系；（4）不同失效机制下围岩变形的控制技术及措施。课题 3课题题目：煤矿无人工作面开采理论与技术基础研究问题综述：为解决中国煤矿开采技术装备普遍落后，煤炭资源回收率低、死亡率高以及“数字矿山”发展缓慢的问题，基于科学采矿理念，针对高瓦斯煤层和薄煤层开采现状，提出高度自动化与传统综采工艺相结合的无人工作面开采，研究实现无人工作面开采的理论基础与存在的关键技术问题。研究成果将实现煤矿安全、高效开采。研究内容：（1）无人工作面的概念建立与无人工作面系统模型分析建立无人工作面开采的概念并分析其特征；建立无人工作面开采系统模型：包括三机自动控制系统，三机工况检测与诊断系统，防尘、防水、防震和防爆系统、工作面灾害预测预报系统，“采煤-环境”安全专家系统，采煤工艺智能系统、数字化显示与更新系统，采矿模拟系统和决策仿真系统等。（2）无人工作面的技术框架及关键技术研究建立无人工作面开采的技术框架，分析研究关键技术包括采煤机自主定位与自动导航技术、采煤机自动调高技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、三机工况检测和故障诊断技术、组件式矿山软件与模型技术，数据库技术以及井下多传感器技术等，重点对采煤机自主定位技术、灾害预测预报技术、采煤工艺自动优化技术等进行研究。（3）无人工作面开采现场试验研究在理论分析和实验室试验基础上，针对性地选择有代表性的工作面包括薄煤层工作面、高瓦斯厚煤层综采面、综放面进行无人工作面开采的试验研究。课题 4课题题目：钍燃料在不同堆型中应用的物理问题研究问题综述：当前世界能源需求不断增长而可用的资源却不断减少，钍燃料作为一种可能的核燃料，在世界上的储量超过目前核能应用中主要使用的铀燃料。深入研究钍燃料的应用途径，拓展钍燃料的应用范围，对于增加核能供应的资源储备有显著的意义。现在对钍燃料的应用研究还不多且局限很大，深入分析钍燃料在不同堆型中应用的物理性能差异，讨论能谱和钍燃料的物理性能、经济性能的相关性并研究钍燃料的利用率，有着很强的应用价值和前景。研究内容：（1）对钍燃料在不同堆型中应用的物理问题进行研究，可以分为几个部分，需要分别研究钍及相关核素的基础中子反应截面数据；不同能谱对钍铀燃料性能的影响；钍燃料的不同运用方式对钍利用率的影响等；以下分别予以阐述。（2）钍燃料之所以受到重视，除去其可以作为铀燃料的补充外，本身也具备相当优良