973项目申报书——2009CB623200-环境友好现代混凝土的基础研究
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项目名称:纳米生物材料的合成、组装及在生物医学领域的应用首席科学家:李峻柏国家纳米科学中心起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题本项目研究的主要关键科学问题是:通过模拟生物膜的结构与功能,利用分子组装技术制备具有纳米孔隙的生物材料,研究它们在生物体中的兼容性,作为药物支架如何担载和释放药物及在体外的稳定性,确定其作用机理和影响因素;探索组装的生物材料在生物体中的状态与排除功能,建立合成体系与生物体之间的联系与作用机制,研究其代谢过程,具体地:1.通过模拟生物膜(生物相容的磷脂/蛋白质复合双层囊泡)研究和揭示细胞膜和其它生物膜的精细结构、生物功能及其相互关系;2.分子组装,纳米模板合成和气/液界面相分离等组装单元的结构特征、组装过程、驱动力、影响因素和调控技术;3.处于这些组装体中的生物活性物质的状态和功能评价,它们与组装体之间的相互作用和影响,寻求保持其生物活性的措施;4.这些具有生物功能的组装体进入人体后的有益效果、作用机制、代谢过程和可能危害。
考虑到各课题研究的具体对象、问题和目标不同,除上述共同的关键科学问题外,还各有其特殊的科学和技术问题要解决:1.纳米孔隙的药物载体:构造生物兼容、生物降解的多功能化胶囊,包裹不同类型药物的最佳方法及药物的缓释;生物界面化胶囊及包裹药物胶囊的靶向释放,不同的类型中空胶囊作为药物和基因载体;智能化微胶囊的构造以及可控性研究;负载药物微胶囊的体外细胞试验及动物试验;多功能微胶囊用于药物载体的包裹和释放机理研究。
2.红血球替代物 聚合物/血红蛋白纳米胶束(胶囊):官能化乳酸共聚物的设计与合成,保证在水环境中实现自组装形成纳米胶束或胶囊;引入含有易与血红蛋白反应的官能团,保证反应不影响血红蛋白中的血红素活性中心;反应基团有足够数量,保证组装体中有足够的血红蛋白浓度;构筑聚合物/血红蛋白纳米胶束或胶囊的尺寸满足实际要求;在化学键合和胶束化、胶囊化的过程中血红蛋白不变性,血红素结构和功能不受干扰。
附件:2013年973计划结题验收项目清单项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB118300 小麦高产优质品种设计和选育的应用基础研究王道文中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院2009CB118400 玉米大豆高产优质品种分子设计和选育基础研究赖锦盛中国农业大学教育部农业部2009CB118500 光合作用分子机理及其在农业生产中应用的基础研究张立新中国科学院植物研究所中国科学院2009CB118600 主要粮食作物高产栽培与资源高效利用的基础研究张福锁中国农业大学教育部农业部2009CB118700 淡水池塘集约化养殖的基础科学问题研究聂品中国科学院水生生物研究所中国科学院湖北省科技厅2009CB118800 畜禽产品中有害物质形成原理与控制途径研究袁宗辉华中农业大学教育部2009CB118900 农业生防微生物制剂的合成与作用机理及定向改造邓子新上海交通大学教育部上海市科委项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB119000 设施作物的环境适应机制与产品安全调控的基础研究喻景权浙江大学教育部浙江省科技厅2009CB119100 速生优质林木培育的遗传基础及分子调控张守攻中国林业科学研究院国家林业局中国科学院2009CB119200 重要外来物种入侵的生态影响机制与监控基础万方浩中国农业科学院植物保护研究所农业部2009CB219300 火山岩油气藏的形成机制与分布规律冯志强大庆油田有限责任公司中国石油天然气集团公司2009CB219400 南海深水盆地油气资源形成与分布基础性研究朱伟林中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院中国海洋石油总公司2009CB219500 南海天然气水合物富集规律与开采基础研究杨胜雄中国地质调查局国土资源部2009CB219600 高丰度煤层气富集机制及提高开采效率基础研究宋岩中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院中国石油天然气集团公司2009CB219700 分布式发电供能系统相关基础研究王成山天津大学教育部天津市科委项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB219800 大型燃煤发电机组过程节能的基础研究杨勇平华北电力大学教育部2009CB219900 大规模化工冶金过程节能的关键科学问题研究张锁江中国科学院过程工程研究所中国科学院2009CB220000 高效低成本直接太阳能化学及生物转化与利用的基础研究郭烈锦西安交通大学教育部2009CB220100 新型二次电池及相关能源材料的基础研究吴锋北京理工大学国家国防科技工业局2009CB320200 系统级封装的基础研究毛军发上海交通大学上海市科委2009CB320300 水环境监测无线网络微传感器芯片系统基础研究夏善红中国科学院电子学研究所中国科学院2009CB320400 认知无线网络基础理论与关键技术研究张平北京邮电大学教育部2009CB320500 新一代互联网体系结构和协议基础研究吴建平清华大学教育部2009CB320600 复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究柴天佑清华大学教育部2009CB320700 基于网络的复杂软件可信度和服务质量及其开发方法和运行机理的基础研究梅宏北京大学教育部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB320800 混合现实的理论和方法鲍虎军浙江大学教育部浙江省科技厅2009CB320900 基于视觉特性的视频编码理论与方法研究高文北京大学教育部2009CB421000 三江特提斯复合造山与成矿作用邓军中国地质大学(北京)教育部国土资源部2009CB421100 中国主要类型生态系统服务功能与生态安全傅伯杰中国科学院生态环境研究中心中国科学院2009CB421200 中国近海碳收支、调控机理及生态效应研究戴民汉厦门大学教育部国家海洋局2009CB421300 干旱区绿洲化、荒漠化过程及其对人类活动、气候变化的响应与调控王涛中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院2009CB421400 全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响王会军中国科学院大气物理研究所中国科学院2009CB421500 台风登陆前后异常变化及成灾机理研究端义宏中国气象局上海台风研究所中国气象局2009CB421600 持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理郑明辉中国科学院生态环境研究中心中国科学院国家环境保护部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB521700 肿瘤相关分子在癌进展中的多相调控机制陈志南中国人民解放军第四军医大学陕西省科技厅总后勤部卫生部2009CB521800 肿瘤侵袭和转移的恶性生物行为及分子干预詹启敏华中科技大学教育部2009CB521900 脑血管疾病发生和防治的基础研究苏定冯中国人民解放军第二军医大学总后勤部卫生部上海市科委2009CB522000 阿片类物质精神依赖的神经生物学机制马兰复旦大学教育部上海市科委2009CB522100 呼吸系统疾病与损伤基础研究钟南山广州医学院广东省科技厅2009CB522200 炎症反应的细胞信号转导网络与肿瘤的关系韩家淮厦门大学教育部2009CB522300 中国特有植物和微生物药用活性物质的基础研究刘吉开中国科学院昆明植物研究所中国科学院云南省科技厅2009CB522400 器官移植的免疫学应用基础研究郑树森浙江大学浙江省科技厅教育部2009CB522500 丙型肝炎病毒感染及防治的基础研究唐宏中国科学院生物物理研究所中国科学院2009CB522600 重要致病性细菌微进化的研究杨瑞馥中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病研究所总后勤部卫生部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB522700 “肺与大肠相表里”脏腑相关理论的应用基础研究高思华北京中医药大学国家中医药管理局2009CB522800 确有疗效的有毒中药科学应用关键问题的基础研究叶祖光北京中研同仁堂医药研发有限公司国家中医药管理局2009CB522900 灸法作用的基本原理与应用规律研究吴焕淦上海中医药大学国家中医药管理局2009CB523000 若干中药成方的现代临床与实验研究董竞成复旦大学国家中医药管理局教育部2009CB623100 水泥低能耗制备与高效应用的基础研究沈晓冬中国建筑材料科学研究总院中国建筑材料科学研究总院2009CB623200 环境友好现代混凝土的基础研究李宗津东南大学江苏省科技厅教育部2009CB623300 信息功能陶瓷及其元器件的若干基础问题研究南策文清华大学教育部2009CB623400 面向应用过程的膜材料设计与制备基础研究金万勤南京工业大学江苏省科技厅2009CB623500 新结构高性能多孔催化材料的基础研究谢在库中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院中国石油化工集团公司中国科项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门学院2009CB623600 有机/高分子平板显示材料的基础研究王利祥中国科学院长春应用化学研究所中国科学院2009CB623700 先进材料性能与结构演化间关系的现代表征方法及科学问题的研究张泽北京工业大学北京市科委2009CB723800 数值风洞软件系统若干基础问题研究邓小刚中国空气动力研究与发展中心四川省科技厅2009CB723900 空间观测全球变化敏感因子的机理与方法郭华东中国科学院对地观测与数字地球科学中心中国科学院2009CB724000 高分辨率对地观测系统中的高精度实时运动成像基础研究房建成北京航空航天大学国家国防科技工业局2009CB724100 飞行器气动力学与光学设计中的关键湍流问题佘振苏北京大学教育部2009CB724200 超大规模集成电路制造装备基础问题研究雒建斌清华大学教育部2009CB724300 核主泵制造的关键科学问题雷明凯大连理工大学辽宁省科技厅教育部2009CB724400 超高速加工及其装备的基础研究卢秉恒西安交通大学教育部项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB724500 防御输变电装备故障导致电网停电事故的基础研究唐炬重庆大学重庆市科委教育部2009CB724600 能源储备地下库群灾变机理与防护理论研究杨春和中国科学院武汉岩土力学研究所中国科学院2009CB724700 新一代生物催化和生物转化的科学基础欧阳平凯南京工业大学江苏省科技厅2009CB824800 黑洞以及其它致密天体物理的研究张双南中国科学院高能物理研究所中国科学院2009CB824900 宇宙第一缕曙光探测武向平中国科学院国家天文台中国科学院2009CB825000 深俯冲地壳的化学变化与差异折返郑永飞中国科学技术大学中国科学院2009CB825100 干旱区盐碱土碳过程与全球变化陈曦中国科学院新疆生态与地理研究所新疆维吾尔自治区科技厅中国科学院2009CB825200 北京谱仪III tau-粲物理实验研究沈肖雁中国科学院高能物理研究所中国科学院2009CB825300 惰性化学键的选择性激活、重组及其控制麻生明华东师范大学教育部上海市科委2009CB825400 新非编码RNA及其基因的系统发现和“双色网络”构建陈润生中国科学院生物物理研究所中国科学院项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2009CB825500 表观遗传学的结构机理研究许瑞明中国科学院生物物理研究所中国科学院2009CB825600 染色质解码的基础及医学应用基础研究于文强复旦大学上海市科委教育部2011CB302700 物联网体系结构的基础研究马华东北京邮电大学教育部2011CB302800 物联网基础理论和设计方法研究赵伟同济大学上海市科学技术委员会教育部2011CB302900 物联网的基础理论与实践研究刘海涛无锡物联网产业研究院江苏省科学技术厅。
项目名称:复杂纳米体系的凝聚行为、输运过程及应用技术研究首席科学家:曹则贤中国科学院物理研究所起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容本项目的主要研究内容包括以下六个方面:[1]基于同步辐射的3D 硬X-射线显微成像技术和谱学研究:(1a)在理论和实验上解决X射线“透镜”成像与相位和相位导数衬度成像相结合的问题; (1b)实现X射线“透镜”成像和计算机断层成像相结合的条件;(1c) 纳米分辨相位衬度断层成像的重建算法; (1d) 利用同步辐射X射线与物质的相互作用,结合XAFS、XPS、和SAS等谱学方法共同确定纳米材料特定原子附近的局域原子结构与电子结构,系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性之间的关系;(1e)发展和改进多重散射理论和能带结构计算,完善XAFS数据分析和理论模型,研究界面和表面的原子和电子结构,建立电子结构模型和表征纳米材料的新理论. 在实现上述内容的基础上,利用X射线显微成像术研究电流变液中和生物矿化研究体系中的凝聚过程和物质输运行为,利用基于同步辐射的谱学方法研究界面和表面处的原子、电子结构,电荷迁移过程促进RRAM机理的研究。
[2]复杂纳米结构材料制备研究:(2a)电流变液用纳米高介电球型颗粒的制备和添加极性分子的方法,要求选择偶极矩大、且分子尺度小的合适极性分子,寻求制备高剪切强度电流变液的优选条件; 制备研究针对实际的应用需求,要求材料的屈服强度和动态剪切强度高,电导率低,温度范围约为-20至1200C,响应时间约为5ms、使用寿命长、抗沉降、无污染、允许规模化生产技术的开发;(2b) 研究介电颗粒的表面改性和包覆技术,研究和预测基体材料的粒径、形态、掺杂和多分散性以及极性官能团的种类、分子长度、浓度和极性等因素对电流变液颗粒间的电致作用力、屈服强度、剪切强度等行为的影响;(2c)具有微纳螺旋结构、多级孔结构、光子晶体结构的纳米材料的合成,生物酶催化合成具有微纳结构材料的新方法等;(2d)基于不同结构类型氧化物薄膜的新型巨电致电阻存储材料与结构的制备。
项目名称:面向应用过程的膜材料设计与制备基础研究首席科学家:徐南平南京工业大学起止年限:2009.1至2013.8依托部门:江苏省科技厅一、研究内容1、拟解决的关键科学问题及其内涵拟解决的关键科学问题:膜的功能与膜及膜材料微结构的关系;膜及膜材料的微结构形成机理与控制方法;应用过程中的膜及膜材料微结构的演变规律。
关键科学问题的内涵:1)膜的功能与膜及膜材料微结构的关系膜的分离功能与膜材料微结构关系的基础是膜的传递机理与传质结构模型。
在上期973项目中,针对陶瓷膜分离过程中膜渗透通量不稳定的共性难题,提出面向应用过程的陶瓷膜材料设计的构思,通过化学工程学科的传质理论与材料学科的交叉融合,构建了与陶瓷膜结构相关的传质结构模型,为面向应用过程的陶瓷膜材料设计奠定了基础。
本项目将在此基础上进一步拓展膜的功能与膜及膜材料微结构关系的科学内涵,将研究对象从多孔陶瓷膜(微滤/超滤)拓展至反渗透/纳滤膜、渗透汽化膜、气体分离膜、特种分离膜,特别关注微孔道、水通道、离子通道以及无机膜材料的传递理论研究。
对高分子膜材料而言,膜材料的微观结构(分子链的化学结构、基团分布)、介观聚集(分子链间距、自由体积)和宏观形貌以及它们的动态形成过程与膜综合性能的关系是要解决的关键科学问题,也是膜材料的精确设计与化学合成的理论基础;对微孔膜而言,如何通过材料设计、制备方法改进而提高其性能也是需要研究的科学问题,特别是要建立极端环境(高温、高压、强腐蚀)下高强度膜材料的设计方法;对智能膜而言,膜材料的化学结构与微观物理结构与其刺激响应性功能之间的内在关系,是智能膜设计与制备的关键。
2)膜及膜材料微结构形成机理与控制方法核心内容是建立膜及膜材料微结构与制备过程的关系,实现膜及膜材料的制备从以经验为主向定量控制的转变。
在上期973项目中,采用化学工程的过滤理论,对多孔陶瓷膜成膜过程中的毛细吸浆机理与薄膜形成机理进行了系统研究,构建了膜厚度与膜制备过程中控制参数的模型,实现了陶瓷膜制备过程中膜厚度精确控制的目标,解决了陶瓷膜大规模工业化生产中缺陷控制的难题,陶瓷膜的成品率从38%上升到90%以上,质量达到国际先进技术水平。
项目名称:水泥低能耗制备与高效应用的基础研究首席科学家:沈晓冬南京工业大学起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国建筑材料科学研究院一、研究内容围绕水泥生产和应用过程的各个环节开展提高水泥性能和节能减排的基础研究,实现水泥科学理论和技术的重大创新,促进水泥工业生产与产品结构调整、提高使用效能,提高能源与资源利用效率。
项目拟解决4个关键科学问题:1)高介稳阿利特微结构调控及高胶凝性熟料相匹配高介稳阿利特矿物和水泥熟料矿相匹配决定熟料性能。
在研究熟料矿物微结构及其形成机制基础上,建立熟料微结构与熟料性能的关系。
该问题是提高和高效发挥熟料性能的基础,也是降低熟料烧成热耗的关键。
2)熟料分段形成动力学针对熟料形成过程中的多阶段化学反应,在分析研究主控反应动力学和熟料形成速率基础上,完善熟料形成动力学理论。
该科学问题,是实现熟料烧成过程能量最佳配置,降低熟料烧成能耗的基础和重要途径。
3)离心力场中的粉磨动力学与能量传递完善该动力学理论和能量传递机制,是实现水泥粉磨环节节能和发展高效粉磨设备新技术的理论基础,也是实现水泥粉磨节能技术突破的关键。
4) 水泥优化复合与结构稳定性优化复合水泥组分,建立水泥浆体不同层次结构的形成机制以及浆体结构与稳定性的关系。
该科学问题是高效发挥水泥各组分性能及延长水泥基材料服役寿命的基础。
围绕上述关键科学问题,本项目将从以下6个方面开展研究:1)高介稳阿利特微结构和熟料矿物相组成与胶凝性的关系系统研究实验室合成的纯C3S相结构、不同阿利特(杂质元素种类、掺量、掺杂方式不同)相结构以及熟料中阿利特化学组成、杂质固溶形式、工艺参数与结构之间的关系。
研究矿物相结构在温变过程中演化规律。
研究掺杂离子、工艺参数对阿利特缺陷形态的影响规律。
研究阿利特介稳程度、缺陷形态对其水化活性的影响,建立高介稳阿利特微结构与水化活性--包括水化反应程度、水化反应速度等参数之间的关系,揭示最优水化活性的阿利特组成和微结构缺陷特征。
项目名称:基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家:徐红星中国科学院物理研究所起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题:本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系,研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术,进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器,为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。
为此,我们需要解决的关键科学问题包括:1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题(1)目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性,但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装,以实现可设计的表面等离子体特性;(2)表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的;(3)表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系,它不仅伴有电荷的转移,也有能量的转移,若再考虑与探测分子的相互作用,如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。
2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题(1)SERS基底材料的拓展。
虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系,但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性;(2)SERS技术的拓展。
发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术;(3)SERS 理论的发展。
迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立,综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展;(4)金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭,这是一对矛盾,如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应;(5)荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子,在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制,如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。
项目计划名称:若干重大地质环境突变的地球生物学过程首席执行专家:谢树成中国地质大学(武汉)项目起止年限:2011.1至2015.8项目依托部门:教育部二、项目预期目标(一)总体目标对比和阐明现代与地质历史时期不同环境微生物功能群的组成特征、对地质环境的影响,以及它们对地质环境突变事件的响应规律。
查明不同地质时期的古生产力组成和古埋藏环境条件上的异同点,弄清自养和异养微生物的地质作用,阐述地质微生物对重大地质环境的响应和影响。
同时也为我国海相烃源岩评价和当代全球变化的研究提供地球生物学方面的新思路和新方法。
促进地球科学和生命科学的交叉结合,推进高校和科研院所在相关研究领域的交流和合作,将中国的一些经典地层学剖面建设成为国际上地球生物学研究的典范,使之成为生命与环境相互作用研究的理论培育基地。
提高中国科学家在地球生物学领域的综合学术优势,培养和造就一批国际知名的中青年专家,使中国地球生物学的研究提高到一个新高度,为发展地球生物学理论和应用做出原创性贡献。
(二)五年预期目标(1)查明现代极端环境的微生物组成及其功能群的地质作用,从实验模拟角度探索某些微生物功能群对碳酸盐岩沉积的贡献及机制、不同微生物功能群与粘土矿物和氧化物之间的相互作用,阐述第四纪异常环境的微生物及其地质作用,建立评估地质时期古生产力及其生物组成、古环境条件(古氧相)的地球生物学指标。
(2)查明导致中元古代缺氧硫化环境、显生宙重大地质突变期富CO2环境以及新元古代极端气候环境时期的微生物功能群及其典型的微生物地质过程。
阐明中元古代甲烷厌氧氧化作用对缺氧硫化海洋环境的重要性、微生物功能群对新元古代极端地质环境条件的响应和影响、显生宙重大地质突变期海洋微生物对地质环境事件的响应和反馈。
(3)在国际重要SCI刊物上发表50-70 篇高质量的科学论文,争取在重要刊物上出版地球生物学方面的论文专辑,出版总结地球生物学方面的系统专著。
组织地球生物学方面的重要会议。
专业资料项目名称:新结构高性能多孔催化材料的基础研究首席科学家:谢在库中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院中国石油化工集团公司一、研究内容本项目以替代资源节能环保的大宗化学品生产催化新技术为目标反应,包括烯烃歧化反应和多产丙烯的甲醇转化反应等增产烯烃催化反应;重芳烃转化反应和甲苯甲醇烷基化等增产芳烃催化反应;绿色烯烃催化氧化技术;手性化合物不对称催化合成等,开展新结构高性能多孔催化材料创制研究,加强多孔催化材料反应动力学及扩散规律的理论研究,解决多孔催化材料合成的形貌及孔道控制、反应动力学和扩散行为的控制、催化功能化及活性位控制、催化材料合成及催化过程的原位表征方法的关键科学问题。
主要研究内容包括以下几个方面: 催化材料的结构与催化反应动力学和扩散行为的关联规律利用动态吸附及反应表征技术,通过对不同催化反应过程中吸附扩散动力学和催化反应机理研究的结合,建立本征反应动力学模型,澄清在催化反应过程中,扩散、吸附、活化转化等步骤中影响反应速度及反应选择性的关键步骤。
采用多孔材料微结构表征技术,对催化材料的结构,包括形貌和化学结构,进行原子、分子和纳米层次上的研究,对活性中心的微环境和结构进行多方位的表征。
通过对增产烯烃、芳烃及其衍生物相关的指标性催化反应和本征催化动力学、扩散动力学的研究,揭示催化材料的孔道形态、立体形貌以及活性中心结构分布与催化活性、选择性之间的关联性,为催化材料孔道结构、晶体结构形貌以及活性位结构分布的设计提供依据。
以IGA、磁天平、129Xe NMR等表征多孔材料的吸附、扩散技术,研究多孔材料晶体形貌和孔道形态与反应扩散行为的关联,针对增产烯烃和芳烃等目标催化反应,对扩散与催化反应动力学的数学关联进行归纳和提炼,对多孔催化材料的孔道形态及形貌进行微观尺度的设计。
●多孔催化材料合成中多级孔道的构建和材料形貌的控制重芳烃转化增产芳烃催化反应中,具有多级孔道结构的催化材料显示出良好的应用前景。
项目名称:持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理首席科学家:江桂斌中国科学院生态环境研究中心起止年限:2009.1至.8依托部门:中国科学院一、研究内容本项目将在建立POPs快速准确检测方法的基础上,开展典型地区P OPs污染源、污染特征、排放模式及演变趋势研究;分析在环境和生物中的行为;探讨在环境介质中的界面过程动力学和毒性效应;发展的削减与控制技术。
1)超痕量s的快速筛查与生物分析方法以斯德哥尔摩公约中规定的12种s和新s为主要目标化合物,建立以GC-MS,HPLC-MS/MS技术为核心的多种联用技术,完善典型P s的检测方法技术体系。
在机制研究的基础上发展用于POPs检测的生物分析技术和以多成分免疫传感分析为核心的检测新技术,建立环境中痕量POPs的快速检测方法。
研制具有多种P OPs分析能力的免疫传感器和阵列传感器。
2) POPs区域污染现状、分布与演变趋势研究典型流域主要环境介质及河流表层沉积物中二恶英类POPs的污染水平、分布规律和复合污染特征,垂向分布和组成分异特征,揭示其污染变化趋势与演变规律。
研究经济高速发展地区P s的污染特征,从污染源、排放因子、排放强度、排放规律及控制因素等方面研究和表征O Ps污染源排放模式和特征。
探索污染物的运移和循环规律,阐明在环境体系中的变化及其影响因素。
3) POPs界面过程与跨介质环境行为研究的生物可接近性和生物可利用性、过程及环境调控影响;界面过程中手性POPs的对映体选择性;环境界面P s的跨介质迁移转化机制:揭示界面条件下POPs的生物可接近性和生物可利用性差异;证实界面过程中手性s的生物对映体选择性差异;阐明植物根/土壤、根/土壤溶液微界面中的跨介质迁移转化机制,研究土壤介质特性 有机 溶 有机 对POPs跨机制迁移转化的影响;探索土壤/土壤溶液界面P OPs的锁定机理及其对非生物降 的影响。
4)POPs污染物的生物转移、累积与放大研究新s在生物体内的降 和代谢,重点研究高溴代PB在生物体内的脱溴降 ,探讨的生物降 和代谢途径;分析在不同营养级别水生和陆生生物中的传递与放大;研究和发展分子同位素等技术手段用于示踪POPs在不同生物链中的迁移过程;通过三维分子模拟技术研究P BDEs等P OPs 在生物体内与相关代谢酶的结合过程,预测的结构与其体内代谢有效性的定量关系;探讨溶 有机质(DOM)对水体中B s和E s等s生物有效性的影响。
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因此,对于想要申请973计划项目的研究团队来说,编写一份完整且优秀的申请书显得尤为重要。
下面将结合实例,就申请书的写作方法、内容要点进行介绍。
一、项目背景与意义项目背景主要阐释该项目所研究的问题或领域的发展历程和存在的问题,出现了什么新的情况,需要进一步开展哪些研究以促进相关领域的发展。
例如:本项目主要研究观测到的全球变暖现象与人类活动之间的关系,并探究可能的应对措施。
虽然已经有很多研究表明人类活动引起的温室气体排放已成为全球变暖的主要原因,但我们仍需要更全面深入的了解和解决存在的问题,以便最大限度地减缓全球变暖的趋势并保护生态环境。
二、研究目标与内容研究目标是指研究小组期望达到的目的或预期成果,应该具体可行且与项目背景联系紧密。
研究内容则是更加详细的阐述研究的具体内容、研究方法和研究步骤等。
例如:本项目的主要目标是探究人类活动与全球变暖之间的关系,包括人类活动所引起的温室气体排放与其他环境因素的相互作用等。
研究内容包括对全球气温、海平面等指标的监测,对不同地区特定问题的专项研究,开发出可持续发展、环保的新技术等。
在研究方法上,将采用数值模拟、实验室测量和野外调查等手段进行研究,并基于研究成果提出可行的对策和应对措施。
三、研究团队和研究方法在研究团队方面,申请书要说明研究人员的背景、经验和研究成绩,以此体现研究团队的实力和研究基础。
在研究方法方面,则要说明研究方法的可行性、可操作性和效率,并指出研究方法的优越性和创新性。
例如:本项目的研究团队是由自然科学和社会科学领域的专家学者组成,具有丰富的科研经验和荣誉。
其中XX博士曾获得国家自然科学基金一等奖,YY教授在环保领域拥有广泛的影响力和认可。
在研究方法方面,我们将建立一个完整的数据采集和处理系统,同时结合现有模型进行数值模拟实验,有系统地记录和分析相关变量的变化规律,以及采集现场数据进行验证。
项目名称:高效低成本直接太阳能化学及生物转化与利用的基础研究首席科学家:郭烈锦西安交通大学起止年限:2009.1至2013.8依托部门:教育部一、研究内容1、拟解决的关键科学问题本项目拟解决的核心及关键科学问题主要包括两个层面:第一、太阳能制氢催化材料的定向筛选、优化及与之匹配的制氢反应体系构建,制氢反应过程的多尺度表征;第二:直接太阳能化学及生物制氢系统各部件的匹配耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径研究。
2、主要研究内容针对关键科学问题一,本项目主要研究内容包括:1)可见光响应催化剂的可控合成、性能优化及多尺度表征;2)光化学反应过程中光生电子、空穴激发、迁移、转化过程的调控规律及谱学分析;3)无机牺牲剂、有机牺牲剂、天然海与及盐湖卤水、纯水及硫化氢等五类高效光催化制氢反应体系与催化剂的高效匹配及其反应动力学;4)太阳能热化学转化过程反应机理及功能材料(含催化剂)的设计、筛选、优化、制备与表征;5)光生物产氢代谢机制研究、基因测序及其产氢关键功能基因调控;6)模拟酶转化—光系统II放氧酶和氢化酶的结构与功能模拟。
针对关键科学问题二,本项目主要研究内容包括:1) 太阳能多光谱聚光、吸热与反应器等部件和系统的高效低成本化设计理论;2) 太阳能多光谱传播、分布及其与多相流动、传热传质和化学、生物反应耦合的过程规律与调控特性;3) 太阳能高效存储与释放理论及低成本化实用途径研究。
二、预期目标1、总体目标本项目将以高效低成本的直接太阳能光、热化学及生物转化与利用为目标,解决高效、低成本、直接太阳能制氢的核心关键科学问题。
重点研究高效低成本制氢催化剂及微生物的定向筛选、优化与调控及与之匹配的反应溶液体系的构建,制氢反应动力学及过程的多尺度表征与谱学分析;研究直接太阳能化学及生物制氢系统内各环节各部件的匹配与耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径等基础科学问题,建立直接太阳能高效、低成本地转化为氢能及其它能源产品的新方法、新体系。
项目名称:环境友好现代混凝土的基础研究首席科学家:李宗津东南大学起止年限:2009.1至2013.8依托部门:江苏省科技厅教育部973项目申报书——2009CB623200-环境友好现代混凝土的基础研究一、研究内容环境友好建筑材料的基本要求是低污染、低能耗及高性能。
现代混凝土的发展实现了辅料(主要是工业废渣)的充分和高效利用,降低了环境污染,节约了能源和资源,同时大幅度的提高了抗压强度与流动性。
从这一观点出发,现代混凝土属环境友好的建筑材料。
但是现代混凝土又具有胶凝材料用量大,组分复杂,水胶比低的特点,早期易开裂,为有害物质侵入创造了条件,导致了其性能的严重衰减,甚至过早地退出服役,造成大量的经济损失、能源与资源的严重浪费及大量废弃物的污染。
因此,要真正实现现代混凝土的环境友好,必须有效地提高现代混凝土的服役寿命。
关键科学问题一:现代混凝土微观结构形成机理及其与宏观性能的关系现代混凝土结构的服役性衰退是一由材料到结构的渐进过程。
对这一过程的正确描述依赖于对现代混凝土从微观到宏观的科学认识。
在现代混凝土的组分中,水泥基胶凝材料起着将其它组分固结在一起的重要作用。
胶凝材料在水化过程中形成的微结构是现代混凝土的基因,其分布与组合影响着现代混凝土的各项宏观性能。
因此,探讨现代混凝土复杂的硬化浆体微观结构形成机理并提炼其微结构模型是本项目的重大科学问题。
围绕这一科学问题,本项目将展开水泥熟料组成与水化活性关系的研究,水泥熟料组成与结构优化的研究,特别要研究高胶凝性水泥熟料与辅料复合优化,各组分对微结构形成的影响,组分之间的交互作用,水化速率与水化度对微结构的影响,提炼现代混凝土的微结构模型,研究微结构形成的诱导与控制途径。
总之,通过先进测试技术及高效计算机模拟等研究手段,探索现代混凝土材料微结构形成机理。
通过掌握微结构形成机理,研究微结构的优化理论,实现按终端用途对现代混凝土进行材料设计的飞跃。
建立现代混凝土的微结构模型之后,我们需要将其与宏观性能有机的联系起来。
围绕这一目标,我们将探讨微结构对现代混凝土弹性系数的影响,确定典型的代表性体积单元,通过多尺度过渡途径,确定微结构与宏观本构之间的联系,建立力学宏观本构关系及基于多孔介质力学的混凝土传输本构关系。
关键科学问题二:现代混凝土在化学-力学因素耦合作用下微结构的演化与损伤机理现代混凝土服役过程中既承受荷载(静载,动载)又经受环境的双重和多重作用,大量的混凝土结构的过早失效是环境作用诱发混凝土内部化学演变和结构承载力下降双向作用的结果。
其研究内容包括:建立多孔介质理论与热动力学框架下的化学作用向力学作用转化平台,不同组合形式的化学-力学因素耦合作用下微结构的演变和微裂缝形成的驱动力,化学-力学耦合作用下材料硬化/软化表征,及基于多重因素作用下混凝土材料的损伤本构模型、化学-力学耦合作用下的材料损伤模型。
此研究将允许化学反应的动力学直接进入到材料的宏观水平。
关键科学问题三:复杂环境中现代混凝土结构的服役寿命设计理论混凝土结构在服役过程中经受着复杂的环境作用,其劣化过程包括微结构的演变、裂缝的发展乃至结构的失效,经由材料层面逐渐发展到结构层面。
服役寿命设计理论必须综合考虑上述因素。
本项目将从混凝土材料、混凝土构件、混凝土结构三个层次出发,充分揭示现代混凝土在相应层次上微结构的演变对钢筋混凝土结构服役寿命的影响,建立荷载和环境因素作用下钢筋混凝土结构的时效关系,揭示材料和环境互动机制对混凝土结构服役寿命的影响规律,提出相应的控制参数与设计准则,最终建立复杂环境作用下现代混凝土结构服役寿命设计理论框架。
最后,本项目将根据现代混凝土结构服役寿命需要和现代混凝土微结构优化理论的指导, 对现代混凝土服役性能的提升技术进行研究。
其内容有:现代混凝土微结构工程学理论基础,现代混凝土原位增韧机理,研究高减水、低收缩以及同时具有阻锈功能的多功能耐久性改进材料的结构构建与合成,二元超双亲性迁移型表层强化材料的功能构筑及其迁移聚集机理研究,并将研究成果应用于实际工程。
二、预期目标1、总体目标本项目将站在实现国家节能降耗与可持续发展的战略高度,运用纳米科学的新思维与高精尖的现代测试及模拟技术,把现代混凝土的研究纳入科学轨道,从源头上对现代混凝土的微观表现与宏观性能进行系统的研究,从本质上建立起其微观与宏观之间的有机关系,揭示现代混凝土在环境与荷载多重因素耦合作用下的服役性能退变机理,发展现代混凝土结构服役寿命设计理论,完善与推动现代混凝土微结构工程学的发展,并用其指导现代混凝土长寿命化设计,以保障我国重大工程的安全建设和有效运营,实现土木工程领域节能、节资、减轻环境负荷的目标,达到环境友好之目的。
开发新一代高韧性、高抗拉、高抗裂的混凝土材料,开创现代混凝土材料与结构研究的新纪元,提升我国现代混凝土科学和技术基础研究的原始创新能力,引导国际混凝土的发展方向。
2、五年预期目标(1) 深入研究现代混凝土微结构形成的机理与微结构结合力的组成,提出能高度抽象而又反映实际的微结构模型;(2) 建立现代混凝土在微观层次的性能特点与其工程宏观表现的有机联系,使其在本构关系及其化学-荷载互动关系中得到体现;(3) 利用建立的微观结构与宏观性能关系,揭示现代混凝土在力学与环境多重因素耦合作用下的性能退变机理和服役机制;(4) 创建符合我国国情、推动经济发展并与其相适应的现代混凝土结构服役寿命设计理论框架;(5) 完善与推动现代混凝土微结构工程学的发展,并用其指导现代混凝土服役性能的提升技术,实现我国现代混凝土科学和技术基础研究的原始创新能力的腾跃;(6) 在现代混凝土的研究领域取得一批国际领先的原创性成果,总体上达到国际先进水平,部分达到国际领先水平,使我国现代混凝土的研究跨入世界先进行列。
力争在建立新的体系的同时,使现代混凝土的抗拉强度与抗压强度比提高30%以上,韧性比传统混凝土提高2倍以上,断裂韧性提高到3~5MPa m1/2,大幅度提高现代混凝土结构的服役寿命,降低水泥熟料用量50%以上,减少相关矿物资源消耗50%以上。
(7) 五年发表300篇以上SCI收录的论文,申请国内专利20-30项,国外专利3-5项,出版3至5本专著;力争获国家奖1-2项。
促进多学科交叉发展,培养一批高素质、高创新能力的博士、硕士研究生,建立一支具有勇于创新、思维活跃、学风严谨、勤奋好学、有奉献和牺牲精神、高学术水平的中青年科学家队伍。
三、研究方案1、学术思路和技术路线根据环境友好现代混凝土的基础研究的要求,针对其所面临的关键科学问题,本项目将站在提高现代混凝土服役性能和结构安全性、延长服役寿命这一终端用途的高度,综合考虑现代混凝土制备、微结构、力学-传输性能与环境-荷载因素作用下的损伤退化机理,从最关键的现代混凝土微结构的形成机理及其对宏观性能的影响入手,建立微结构模型,并运用多尺度过渡理论与方法,将此微观特征植入到力学与传输的宏观性能。
全面考虑环境-荷载因素的影响,探讨基于热力学与多孔介质力学平台上的化学-力学转化方程,建立现代混凝土在荷载与环境因素的耦合作用下其微结构与宏观性能损伤失效机理。
在此基础上,形成崭新的基于微结构与宏观性能互动原理上的现代混凝土服役性能设计理论框架,研发高抗裂、高韧性长寿命的现代混凝土,有效提升现代混凝土服役性能和使用安全性,在强调原始理论创新的同时,注重研究成果的应用。
围绕总体学术思路, 本项目的总体技术路线确定如下:(1)发展现代混凝土微结构形成理论,采用先进的测试仪器和技术对现代混凝土在纳米层次上的微结构及结合力进行表征,对现代混凝土浆体的水化动力学过程进行研究,应用量子化学的理论对水化物间的结合力形成机理进行研究,运用大型分子动力学软件模拟纳米级凝胶结构的起源,运用热力学与动力学的手段,建立高度抽象而又更能反映现代混凝土属性的微结构模型。
(2)从现代混凝土的微结构模型出发,在多尺度连续介质力学和多孔介质理论的框架下,研究现代混凝土的力学及传输的本构方程,并由唯象逻辑法经试验建立起类似的本构关系并相互验证,建立微观结构与宏观性能之间的关系。
(3)基于多孔介质理论及热动力学的平台,实现环境因素的化学-力学转化。
在室内模拟试验与现场暴露试验的基础上,建立环境因素与荷载耦合作用下的损伤和寿命预测模型,提高寿命预测的科学性和可靠性。
(4)利用力学及传输的本构方程及环境因素与荷载作用耦合下的损伤模型,通过加速试验、理论分析与模拟,研究现代混凝土结构性能变化及时效关系。
研发与水泥基相匹配的新型智能传感器,发展服役智能化技术,实现混凝土结构服役的智能化。
在提出控制参数与设计准则的基础上建立现代混凝土结构的服役寿命设计理论框架。
(5)根据现代混凝土服役性能的要求及微结构特征,研究原位增韧机理与途径,调控和优化混凝土微结构,发展混凝土微结构工程学,建立基于微结构工程学的混凝土配合比设计理论与方法。
结合典型工程(泰洲大桥、京沪高铁等)和典型产品将理论研究成果全面应用。
评价和完善所建理论体系的科学性及准确性,并为重大工程安全服役提供科学论证。
2、创新点与特色理论创新:建立反映现代混凝土物理化学本质的微结构模型;建立现代混凝土在复杂应力状态下由微结构向宏观结构过渡的多尺度本构关系;将现代混凝土的化学反应引入到其宏观力学框架,建立化学-力学的转化理论;基于混凝土材料及其结构的损伤演化过程建立现代混凝土结构服役寿命设计理论框架。
方法与技术创新:运用分子动力学仿真大型软件进行热动力学模拟分析,建立基于量子化学和结构化学的原子或分子间势能计算方法,通过水化环境对水化物的结合力的影响,建立纳米级凝胶结构模型。
运用原子力显微镜和纳米压痕技术,研究C-S-H簇的基本构成单元的结合力类型,建立具有现代混凝土组成特征及硬化规律的微结构模型。
将连续介质力学与多孔介质理论相结合研究现代混凝土的力学本构和传输关系。
将多孔介质理论与热动力学相结合研究环境因素的化学-力学等效转换。
研究加速试验与自然环境作用间的相似关系,建立荷载和环境因素耦合作用下现代混凝土材料和现代混凝土结构时效关系。
采用近似概率法创建基于微结构演化与多向应力本构关系的统一考虑设计、施工、使用各个阶段的现代混凝土结构服役寿命设计理论。
采用智能传感器的植入(内置)技术,改善智能传感器的可靠性及耐久性,实现定量化的结构服役性能监测。
采用官能团定位技术,制备链末端带有反应性官能团且具有双层交联结构的遥爪聚合物微凝胶,实现混凝土的原位增韧。
采用现代分子裁剪和接枝技术,制备具有高减水、低收缩和阻锈功能的多功能耐久性改进材料;采用二元超双亲特定分子自组装技术,制备具有迁移、自组装和表面强化功能的混凝土表面强化材料,显著提升现代混凝土的服役性能。