科技导报

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封面图片说明:有能力改变世界的超材料

科技导报. 2016, 34(18): 0-0.

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2014年，伊利诺伊大学的Scott White研发出了一种具备自我修复能力的仿生塑料。这种聚合物内嵌一种由液体构成的“血管系统”，当出现破损时，液体会像血液一样渗出并结块，可修复最大4mm宽的裂缝。

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对培养基础研究人才的一点看法

王占国

科技导报. 2016, 34(18): 1-1.

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基础研究通常分为纯粹基础研究和应用基础研究，前者指认识自然现象、揭示自然规律，获取新知识、新原理、新方法的研究活动。重大的科学发现常是偶然的或科学家从兴趣出发自由探索产生的，探索之初可能没有明确的目标，比如牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、薛定谔的量子论等，这些研究活动是难以用规划完成的。后者则不同，尽管应用基础研究也具有长期性、不确定性等特点，但它以满足社会经济发展、国家安全和民生等重大需求为明确目标，需要从事基础研究人员和工程技术人员的紧密合作、协同攻关，“两弹一星”的成功实施就是一个典型的例子。两者相辅相成，缺一不可。

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太空中的地球来客

鞠强

科技导报. 2016, 34(18): 9-9.

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随着航天技术的不断发展和人类视界的不断拓宽，越来越多的宇航员和探测器进入太空。这些“地球来客”造访太空，说明人类探索的脚步正在迈向太多从未涉足的疆域。

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世界首颗量子科学实验卫星升空绝对安全通信或可期待

王微

科技导报. 2016, 34(18): 11-11.

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2016年8月16日1：40，世界第1颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉发射升空，并顺利进入预定轨道，来自中国西北的火光，震动了世界。尽管中国将发射“墨子号”的消息早已对外公开，但既成事实还是得到了全球科技界、各国军方和其他组织的高度关注。

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高校应对国家科技计划改革的思考与建议——从国家重点研发计划说起

张利格, 汤鹏翔

科技导报. 2016, 34(18): 13-13.

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国家重点研发计划是按照国家深化科技体制改革的总体要求和《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》（国发[2014]11号）精神、《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革方案的通知》（国发[2014]64号文）要求，由原有国家科技计划优化整合形成的五类计划项目之一。它是将科技部管理的“973计划”、“863计划”、国家科技支撑计划、国际科技合作与交流专项、公益性行业科研专项、产业技术研究与开发资金等24个科技计划和专项等归并形成。

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未来世界由超材料建构

祝叶华

科技导报. 2016, 34(18): 14-26. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.001

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超材料是一种特殊的人工复合材料或结构，通过对材料的关键物理尺寸进行结构上的有序设计，可以使其获得自然界材料所不具备的超常规物理性质。左手材料、光子晶体等超材料在隐身、天线领域有广泛的研究和应用。本文综述超材料的特殊性能及在军事、民用等领域的应用情况。

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电磁超材料研究进展

梅中磊, 张黎, 崔铁军

科技导报. 2016, 34(18): 27-39. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.002

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简介了电磁超材料的定义、性质和分类，综述了电磁超材料研究的常用等效媒质理论、电磁参数提取方法、电磁超材料的具体实现方式、二维电磁表面及其机理、电磁超材料的典型应用等研究进展，展望了电磁超材料的发展趋势。

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先微波可调谐超材料吸波体研究进展

周倩, 殷小玮, 张立同, 成来飞

科技导报. 2016, 34(18): 40-46. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.003

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随着电磁波干扰防护技术与隐身技术的的发展，吸波材料已成为科学研究的重要课题。介绍了材料的吸波原理、吸波材料的分类及其特征，总结了超材料吸波体在微波频段的应用研究现状，综述了超材料作为可调谐吸波体的研究进展，展望了超材料在可调谐吸波体中的研究趋势。

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U型立绒立体周期结构频率选择织物的性能

肖红, 程焕焕, 施楣梧, 关福旺, 王亚静, 王群, 唐章宏

科技导报. 2016, 34(18): 47-53. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.004

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采用立绒织造方式，以银纤维纱线作为导电结构单元材料，制备了基于U型立绒单元的立体周期结构频率选择纺织品。与具有U型底部长度同样尺寸的平面偶极子周期结构织物相比，U型立绒在偶极子两个端点沿Z轴向空间延伸。U型立绒立体周期结构织物在2~18 GHz内具有双频点谐振效应；谐振频率随着U型底部连通长度增加向低频移动，在同样的底部长度下，U型个数不影响谐振频率；银纤维构成的结构单元织物比不锈钢纤维纱线具有更加尖锐的谐振峰。进一步实现了基于银纤维纱线的、簇集U型立绒构成的十字体结构单元频率选择织物，表明立体周期结构织物具有丰富的灵活可设计性。

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基于铁磁介质的左手材料

李扬, 刘传宝, 白洋, 乔利杰, 周济

科技导报. 2016, 34(18): 54-65. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.005

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超材料是近十几年来国际研究的热点，其中介电常数和磁导率同时为负数的左手材料是最典型一类代表，具有反向波、负折射系数等反常物理特性。左手材料虽然物理本质是等效连续介质，但实际上都是各种人工金属结构，物理特性决定于结构参数而非组成材料的特性。直接利用功能材料的本征物理特性产生负电磁参数进而获得左手特性，可以大大丰富左手材料的物理特性，并且将其跳出超材料设计的范畴，是左手材料领域中的特色研究领域。其中，基于铁磁介质的左手材料近年来已有较多研究。本文对基于铁磁介质的左手材料的研究进展做一综述。

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仿生超黑涂层的制备与性能表征

潘磊, 李娜, 张大勇, 孙运勇, 李垚

科技导报. 2016, 34(18): 66-69. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.006

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对几种国产黑色蝴蝶蝶翅的光学性能和微观结构进行了表征，发现在黑色蝶翅中微结构带来的吸收增强现象普遍存在，分析了蝶翅微结构吸收增强的一般性机理。基于这一机理，采用碳包覆二氧化硅微球吸收剂制备了仿蝶翅结构超黑涂层；经过优化涂层配方，其太阳吸收比达到0.9773，明显高于使用类似化学成分配方的传统黑漆。

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超材料的新应用:调控Casimir力

叶颖琦, 郭宏, 赵乾, 孟永钢

科技导报. 2016, 34(18): 70-78. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.007

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随着微机电系统（MEMS）的微型化，由Casimir吸引力导致的器件黏附失效极大影响了MEMS的应用，如何减小Casimir吸引力甚至将其转化为斥力成为该领域的研究热点。本文综述Casimir力的物理起源、理论计算方法、材料电磁参数的影响规律及电磁超材料在Casimir力调控方面的应用等研究进展。

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超材料:科技突破新机遇

田恬

科技导报. 2016, 34(18): 79-80. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.008

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超材料是一类具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料，这类材料的独特性能来自于它的人工结构而非材料本身。本文综述了主题为“超材料：科技突破新机遇”的中国科协第99期“新观点新学说学术沙龙”的多方观点，介绍了超材料的内涵和外延、研究现状，展望了超材料的发展方向。

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超材料研究拓展材料科学视野——访清华大学教授周济

田恬

科技导报. 2016, 34(18): 81-83.

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在2010年，《Science》杂志审视了进入新千年以来的那些改变科学面貌的进步，评选出了本世纪首个10年内的10项重大科学成就。其中大部分成就集中在生命科学领域，然而让材料学领域科学家眼前一亮的，则是“超材料”在这10项成就中占有了一席之地。在评选中，专家指出，“超材料研究通过合成具有非常规和光学性质可调的材料，物理学家和工程师开拓了引导和操纵光线、制造可挑战分辨率极限透镜的新方法。人们甚至已经开始研制令物体无法被看见的‘隐形斗篷’。”

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飞秒激光参数对三态梯度型分子态布居数的影响

郭玮, 冯小静

科技导报. 2016, 34(18): 84-88. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.009

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利用含时波包法研究并且首次量化了强飞秒泵浦-探测激光场中泵浦场强、泵浦波长和脉宽对三态梯度型K₂分子态布居数的影响。泵浦场强、泵浦波长和脉宽影响Rabi振荡，而Rabi振荡的变化又导致了基态和激发态布居数周期性变化。量化这3个激光场参数对激发态布居数的影响验证了此周期性变化规律，表明变化频率随着泵浦场强和脉宽的增大而变化。研究表明调节激光场参数可实现对态布居数的选择性分布，可以为实验上实现分子的光控制提供重要参考。

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Ni-Fe氧化物复合磁性纳米微粒及其磁性液体的磁化性质

韩芍娜

科技导报. 2016, 34(18): 89-93. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.010

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用共沉淀法制备了Ni-Fe氧化物复合磁性纳米微粒，并采用Massart法合成了无表面活性剂的离子型磁性液体。用X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱仪（EDX）、X射线光电子能谱仪（XPS）、透射电子显微镜（TEM）分别对其微粒结构及粒径进行分析，并用HH-15振动样品磁强计（VSM）测量了磁性微粒和磁性液体的磁化强度，分别用Langevin理论和类气压缩模型对磁性液体磁化曲线进行拟合。实验结果表明，Langevin理论曲线与实验曲线有较大偏差，而类气压缩模拟的曲线与实验曲线拟合的较好，且压缩参数γ随磁性液体体积分数的增大而增大。应用场致团聚效应解释了Ni₂O₃/γ-Fe₂O₃磁性液体的磁化性质。

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哮喘异常黑胆质证大鼠模型的生物学标志研究

巴吐尔·买买提明, 娜祖科·库尔班塔依, 买吾拉尼江·依孜布拉, 尤丽, 哈木拉提·吾甫尔

科技导报. 2016, 34(18): 94-100. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.011

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为了维医证候研究逐步走向标准化和客观化，采用核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）为基础的代谢组学技术对哮喘异常黑胆质证动物模型体内代谢变化信息与临床患者进行对比研究，揭示两者之间的异同点。分别选择哮喘异常黑胆质证大鼠模型和临床患者作为研究对象，采集血浆样本，通过NMR测试其氢谱，并采用正交偏最小二乘判别分析法（orthogonalpartial least-squares discriminant analysis，OPLS-DA）进行多变量分析。结果显示，与健康志愿者相比，临床患者血浆中亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和丙氨酸含量明显降低；与脂代谢相关的极低密度脂蛋白（VLDL）和不饱和脂类在患者体内明显降低，而乙酸、丙酮、乙酰乙酸和肉碱含量明显升高；谷氨酰胺在患者体内明显的升高，而肌酸、肌酸酐、鲨肌醇和乳酸明显下降。对动物模型而言，健康对照组与2种模型组比较，模型组大鼠血浆中与脂代谢相关的代谢物以及乳酸、肉碱和谷氨酰胺含量的变化趋势与临床患者一致，但氨基酸含量的变化相反；异常黒胆质证模型大鼠与哮喘异常黒胆质证模型大鼠相比较，只有丙氨酸和肌酸酐含量在哮喘异常黒胆质证模型大鼠血浆中明显比前者低。研究表明，虽然氨基酸的代谢变化在模型大鼠和临床患者体内有所不同，但是与脂代谢相关的代谢物含量的变化趋势一致。氨基酸代谢的不同可能与模型制作过程中环境的剧烈变化有关。脂代谢相关的代谢物可作为临床患者与动物模型共同的异常黑胆质证代谢标志物。

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SBS改性沥青老化及防老化研究进展

韩明哲, 李祖仲, 赵泽鹏, 周豪

科技导报. 2016, 34(18): 101-105. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.012

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SBS改性沥青在使用过程中，经受热、氧、光及交通荷载等因素的交互作用，其路用性能随之劣化，研究其老化行为具有重要意义。本文分析了SBS改性沥青老化过程中的影响因素，阐述了沥青老化性能评价指标与方法，综述了SBS改性沥青热-氧、热-光-氧老化机理，表明SBS改性沥青老化过程伴随沥青的老化和SBS的降解，轻组分向重组分转变；改善SBS的聚合结构、掺入纳米复合材料等稳定剂是延缓SBS改性沥青老化的有效途径。

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中国严寒地区村镇物理环境研究进展

康健, 金虹, 邵腾

科技导报. 2016, 34(18): 106-112. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.013

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室外物理环境是严寒地区村镇建设中的薄弱环节，交通噪声凸显、传统声景消失、风环境恶劣是村镇物理环境建设中亟待解决的主要问题。本文从村镇噪声控制、乡村声景营造和村镇风环境改善等方面，概述“十二五”国家科技支撑计划课题的研究进展，并从村镇用地形态、规划布局模式、主干路等级及形式、住宅院落设计、绿化植物配置、保护利用自然声等方面,提出相关的改善技术及策略。

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青藏高原地区生态边坡抗冲刷试验研究

岑国平, 李林, 刘垍荧, 赵云, 龙小勇

科技导报. 2016, 34(18): 113-117. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.014

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为减少交通工程建设对青藏高原生态环境的影响，分析了青藏高原地区降雨特性，制定了3个地区的暴雨公式；用青藏高原典型土壤进行了裸土、纯草皮、三维网草皮的边坡冲刷试验，获得了两种草皮的抗冲刷流速，并与西安黄土的抗冲刷流速进行对照；考虑坡面微地形的影响，将坡面水流概化为抛物线形浅沟流，通过现场实测确定了相关参数；计算了西宁、玉树、拉萨、德令哈4个地区的边坡水流参数，并结合室内冲刷试验结果，提出适用于4个地区的生态边坡防护方案。

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北疆大气降水水汽源识别及其对地下水补给的指示意义

李捷, 庞忠和, 古丽波斯坦·吐逊江, 孔彦龙, 黄天明, 白国营, 赵泓漪, 周东, 杨忠山

科技导报. 2016, 34(18): 118-124. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.015

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大气降水是水循环的输入项，其同位素特征是示踪水汽来源及运动路径的有效工具。利用北疆4个大气降水观测站的同位素数据，结合HYSPLIT模式，重点分析了北疆大气降水同位素特征。区域大气降水线方程δD=7.3δ¹⁸O+3.5，反映了新疆独特的干旱气候环境。受不同降水水汽来源影响，天山及阿勒泰2个地区降水同位素特征表现不同。天山地区受西风带水汽季节性漂移的影响，氘盈余夏季低冬季高，成“V”型；阿勒泰地区常年受北冰洋水汽影响，氘盈余年内变幅不明显。尽管δ¹⁸O均表现为夏季富集、冬季贫化，但多年均值差异明显，该差异也使得利用同位素确定地下水补给来源成为可能。准东盆地东天山附近地下水主要受到来自东天山的大气降水补给，而北侧自流区地下水同位素相对贫化，与阿勒泰站大气降水同位素及氘盈余特征相似，结合地形、水文地质条件等特征，认为该区主要受克拉美丽山大气降水补给。

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乌兰布和沙漠不同结构防护林带防风效能

段娜, 刘芳, 徐军, 陈海玲, 张格, 郝玉光

科技导报. 2016, 34(18): 125-129. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.016

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为对乌兰布和沙漠地区防护林建设提供理论依据，对乌兰布和沙漠几种典型结构和配置的防护林带进行风速观测，结果表明：其防风效益与林带高度、结构、疏透度等因子有关，稀疏型林带防风效果最佳，平均为41.37%，疏透型次之，为29.58%，通风型防风效果最差，为23.92%。林带防风效能较好的疏透度为40%~50%，随着林带总平均疏透度的增加，防风效能显著降低。分层疏透度不同也直接影响防风效果，因此，林带结构应以稀疏型为主，林带总平均疏透度控制在30%~50%，分层疏透度应控制在林冠层30%~50%，林干层50%。

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北京交通限行对城市次干道空气质量的影响

陶双成, 邓顺熙, 刘宁, 高硕晗, 姚嘉林

科技导报. 2016, 34(18): 130-136. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.017

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为研究交通限行对城市次干道路域环境空气质量的影响，于2015年8月20日至9月30日对北京市典型次干道PM_2.5、NO₂、O₃、CH₄和非甲烷总烃等污染物进行连续监测，并同步观测车流量，研究阅兵期间交通限行措施对北京城市次干道车流量和空气质量的影响。结果表明，交通限行措施对小客车、中型客车和重型货车的车流量控制明显，分别降低了35.36%、45.12%和94.23%，而出租车和公交车的车流量有增高现象；交通限行期间及限行结束后次干道污染物浓度变化显著，交通限行结束后NO₂、非甲烷总烃浓度分别增加了127%和33.3%，O₃浓度下降了27.7%；次干道车流量与CH₄小时浓度呈显著负相关，与PM_2.5小时浓度、日均浓度有相关性；机动车贡献的NO₂、O₃浓度净值与车流量显著相关，交通限行对机动车贡献的NO₂浓度净值的平均削减幅度为51.25%，O₃增加幅度为82.99%；受交通限行和区域减排影响，PM_2.5削减幅度达34.72%。

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基于科学知识图谱的中国雾霾研究可视化分析

闫培生, 袁永久

科技导报. 2016, 34(18): 137-143. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.018

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以CNKI数据库检索的文献数据为样本，从开展雾霾研究的机构、论文作者、研究热点等方面，对中国雾霾研究领域现有研究进行可视化分析。结果表明，当前的研究热点主要集中在雾霾的形成原因、雾霾天气的防护、雾霾的危害、雾霾的治理及雾霾预警等方面。目前关于雾霾的系统研究尚不多，研究力量也较为分散，虽有一些合作研究，但合作者间缺少长效合作，没有形成较为明显的核心研究力量。

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洞庭湖区主要水环境问题及综合治理对策

田石强, 杨弋, 卢少勇

科技导报. 2016, 34(18): 144-148. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.019

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基于环境监测和现状调查数据，诊断了洞庭湖区目前存在的主要水环境问题，从水文水情变化、污染来源、环境管理等角度分析了形成以上问题的主要原因，并探讨了相应的解决对策：构建畅通生态水网，增大水环境承载能力；源头控制，减少水型污染物产生；污染源治理和重点区域整治相结合，开展区域内水污染防治；清水入流，降低上游影响；创新环境机制体制，推进生态文明体制改革实践。

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三仙湖氮磷污染现状与问题诊断

田石强, 陈方鑫, 卢少勇, 赵斌, 杨弋, 黄春林, 李元钊, 冯传平

科技导报. 2016, 34(18): 149-155. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.020

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三仙湖湖区水质好坏及水量多寡关乎湖南南县及周边地区的战略饮用水安全。三仙湖流域水质与底质的调查结果表明：三仙湖湖体水中总磷平均质量浓度为0.18 mg/L，总氮平均质量浓度为1.26 mg/L，总体水质为V类，总磷超标严重，对比国内重要湖泊水质总氮均值依次表现为三仙湖 < 洞庭湖 < 鄱阳湖 < 太湖，总磷均值为鄱阳湖 < 洞庭湖 < 三仙湖 < 太湖。沉积物中总氮污染较重，总磷生态效应较总氮低，对比国内重要湖泊底质总氮均值表现为洞庭湖 < 三仙湖 < 鄱阳湖 < 太湖，总磷均值表现为三仙湖 < 鄱阳湖 < 洞庭湖 < 太湖。分析表明，目前存在农业面源污染严重、湖内底泥淤积、内源污染释放风险较大、散养牲畜进入湖区放养现象突出、受精养塘等渔业污染严重等问题。

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滇池北岸西区湿地公园的生态系统服务功能价值评估

马兰, 卢少勇, 陆轶峰, 王梦芸, 马丽娟

科技导报. 2016, 34(18): 156-161. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.021

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滇池是著名的高原淡水湖泊，滇池湿地公园是极具特色和影响的生态资源。采用影子工程法、替代法、成果参照法等评价方法，评估了滇池湿地公园的生物栖息地功能价值、降污净化价值、旅游休闲价值、科研教育价值、调节空气价值、生物多样性保护价值、物质生产价值、涵养水源价值、保育土壤价值。结果显示，每年滇池北岸西区湿地公园提供的生态系统服务功能价值约为16.44亿元，其中生态栖息地价值最大（为11.97亿元）。

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湖泊沉积物重金属赋存形态研究进展

毕斌, 卢少勇, 于亚军, 任珊珊, 郭李凯, 刘晓晖

科技导报. 2016, 34(18): 162-169. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.022

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综述了近年来湖泊沉积物重金属赋存形态的研究进展。总结了中国典型湖泊沉积物中重金属的形态赋存特征，各湖泊可提取形态所占比例各异，除Pb、Cd（Pb可提取态占50%以上，Cd可提取态占70%以上）外其他元素所占比重较小，绝大部分以残渣态存在；比较了沉积物中重金属形态不同连续提取方法（Tessier、原始BCR、改进的BCR）之间的差异以及存在的缺陷，改进的BCR具有更好的提取效果、利用更广，但也存在提取时间较长的缺陷，利用超声波、微波辅助可加速提取、缩短提取时间；阐述了影响重金属在沉积物中赋存形态的因素（pH值、氧化还原电位、粒度、有机质含量等）；归纳了基于赋存形态及生物毒性的各种评价方法之间的优缺点及适用范围；展望了沉积物重金属形态的分析提取技术和评价方法。

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流域水环境模型及应用

孙丽凤, 王玉番, 刘晓晖, 刘莹, 卢少勇

科技导报. 2016, 34(18): 170-175. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.023

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流域水环境模型是研究流域水环境问题的重要工具。梳理了流域尺度水环境污染模型及水质风险评价方面的模型，基于流域水环境的污染负荷、水质模拟对整个流域合理规划、管理管控的重要性，从水环境污染负荷模型、水质模拟模型及水环境质量评价3个层面，探讨了各类水环境模型的特征及适用性。结合农业非点源与城市非点源污染负荷模型、稳态与动态模拟水质模型、确定性与不确定性水质评价模型，剖析了流域水环境模型的研究应用进展。

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基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

孙丽凤, 王闯

科技导报. 2016, 34(18): 176-181. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.024

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GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一，运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例，经过地质模型概化、参数确定、调参等过程，预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响，建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明，该区域地下水流向为自北向南，沿水流方向水位逐渐下降，水降幅度较为缓和，在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗；污染物的浓度在持续增加，局部污染物浓度高达4.1mg/L，污染的范围也逐渐扩大，污染面积约为8.23×10⁵ m²，污染物向下游扩散长度约1084.64 m，在垂向上，厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量，会加剧污染物的扩散速度。

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TiO₂可见光催化活性的拓展及应用

刘莹, 李建志, 路成刚, 刘晓晖, 张玲丽, 王玉番, 王炜亮

科技导报. 2016, 34(18): 182-189. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.025

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探讨了TiO₂的光催化反应机理及目前TiO₂光催化剂改性的5种方法，即掺杂改性、表面螯合与衍生、半导体复合、染料光敏化和导电聚合物包覆。综述了几种改性方法对TiO₂光催化活性的影响。探讨了改性TiO₂光催化氧化在实际中的应用，并展望了TiO₂光催化研发的趋势。

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褐煤自然发火特性实验及数值模拟

张晓明, 张河猛, 王琢, 王永军, 佐佐木久郎

科技导报. 2016, 34(18): 190-193. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.026

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为研究褐煤的自然发火特性，采用恒温加热法，对不同尺寸的立方体网状容器内的煤样进行实验，得到煤样的升温曲线和临界自燃点温度。根据实验条件，应用Fluent软件建立煤样升温过程的温度场、空气渗流场和氧气浓度场三场耦合模型。实验与模拟结果表明：煤体体积越大，临界自燃温度越低；当环境温度高于临界自燃温度值，煤体能够自燃，反之煤体不能自燃；煤体升温过程中的温度场、空气渗流场和氧气浓度场是随着时间变化并且相互影响的。

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中新世礁相碳酸盐岩沉积构成及成礁模式——以西沙海域为例

赵新伟, 许红

科技导报. 2016, 34(18): 194-202. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.027

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结合最新钻井、地震资料，剖析了中新世生物礁体沉积构成以及成礁演化模式。揭示了研究区造礁生物主要为钙藻，其次为六射珊瑚，附礁生物以有孔虫和介形虫为主。根据是否发育造礁生物将岩石分为礁格架-骨架岩和非礁格架-骨架岩2类，前者包括珊瑚藻格架和珊瑚骨架焦白云岩及红藻-仙掌藻白云岩2种，非礁骨架岩分为生物碎屑灰岩、粒泥灰岩和泥粒灰岩3种。沉积相包括礁格架相、礁坪相、礁后滩相、泻湖相和生物碎屑滩相5种。中新世生物礁是在相对海平面不断上升的背景下沉积演化的，属于加积-退积型生物礁沉积旋回，礁体发育期可分为奠基、初始繁盛、顶峰、暴露衰退4个阶段，暴露衰退末期发生强烈的白云化作用，淡水淋滤溶蚀作用形成较好的储集层。

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鄂尔多斯盆地延长组开阔浅水湖泊风暴沉积

周晓峰, 刘丽丽, 王建国, 代金友, 兰朝利

科技导报. 2016, 34(18): 203-208. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.028

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通过岩心观察，发现鄂尔多斯盆地延长组长8油层组具有典型的风暴沉积特征，主要包括底面侵蚀构造、丘状交错层理、特征异地煤、滞积层、生物逃逸迹等，是风暴流作用于湖岸线附近的三角洲沉积，是沉积物经再搬运和再沉积的产物。其理想的垂向序列由A-G7段构成，向湖盆中心方向，强能量风暴流形成的滞积层和块状砂岩减少，低-弱能量的丘状交错层理和波状纹层段明显增加。鄂尔多斯盆地延长组发育独具特色的开阔浅水湖泊风暴沉积，垂向上表现为多期叠置，平面上表现为对浅水三角洲沉积物的全面改造，总体上呈现出“满盆砂”，成为一种新型储集层，可形成大规模分布的岩性油气藏。

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费尔干纳盆地巴特肯地区混合沉积的特征及成因

张丽媛, 刘瑛, 卜晓阳, 刘柯, 高飞, 陈玲玲, 刘阵

科技导报. 2016, 34(18): 209-220. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.029

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综合应用岩心、测录井、铸体薄片、扫描电镜等多种资料及测试手段，对中亚费尔干纳盆地巴特肯地区白垩系-古近系混合沉积特征进行研究，分析混合沉积成因，并探索混合沉积与油气的关系。结果表明，费尔干纳盆地巴特肯地区白垩系-古近系发育的混合沉积，包括混积岩和混积层系两种形式，其中，混积岩主要为含陆源碎屑-碳酸盐岩和陆源碎屑质-碳酸盐岩，混积层系主要为碳酸盐岩-混积岩层系和陆源碎屑岩-混积岩层系；混合沉积在巴特肯地区分布十分广泛，局限台地相、蒸发台地相、障壁海岸相和浅海陆棚相均有分布；混合沉积成因主要为相缘混合，其次为原地混合和间断混合；混合沉积在烃源层、储集层和盖层三方面均具有一定贡献，古近系泥灰岩是巴特肯地区主要的烃源岩之一，同时也可作为区域性盖层，而白垩系-古近系灰岩储集层也并非严格意义上的纯碳酸盐岩，多为混积岩或混积层系中的一部分。

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锆石U-Pb定年与微量元素分析的地质应用

杨甫, 陈刚, 张文龙, 田雯, 田涛, 赵雪娇

科技导报. 2016, 34(18): 221-229. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.030

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锆石U-Pb定年与微量元素同时测定的原位微区分析是目前应用最广泛的地质测年方法之一，对锆石形貌学、内部结构及地球化学特征进行深入研究，是正确理解、解释锆石原位微区分析测年结果的关键。通过锆石的阴极发光图像（CL）、背散射电子图像（BSE），结合锆石的Th/U比值及稀土配分模式曲线特征，可判别不同锆石的成因类型；通过锆石的微量元素分析，可判别锆石寄主岩石的成因类型及形成环境；利用Ti温度计可限定岩体的岩浆源区深度范围，结合锆石寄主岩石类型及寄主岩石中深源包裹体的研究，可进一步推断锆石母岩浆的起源。锆石U-Pb定年与微量元素分析相结合的地质测年方法，已成功地应用于最大沉积地层时代限定、碎屑岩物源分析以及古洋盆演化过程约束等方面，且具有强有力的发展前景。

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乙酸条件下方解石溶解特征及其地质意义

王明格, 宋土顺, 徐九华, 李占芳, 田壮, 刘胜昌

科技导报. 2016, 34(18): 230-235. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.031

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针对方解石溶解的显微岩相学特征难以识别的问题，以纯净方解石为对象，依据松辽盆地扶余油层地质条件，通过乙酸-方解石相互作用实验，研究了方解石的溶解特征及其地质意义。结果表明，方解石在不同温度下发生尺度不同的溶解作用及质量损失，离子质量浓度呈现规律性变化，Ca²⁺离子浓度为684.68～1255.25 mg/L，HCO₃^-离子浓度为2239～3821 mg/L，矿化度为3088～5456 mg/L；方解石溶解的显微岩相学特征包括残余锥、残余细晶叠瓦状排列、齿状残余锥、瘤状残余锥及尖锐残余锥等；乙酸条件下方解石最适合的溶解温度为100～130℃。这项研究可为方解石溶解地质特征鉴定、油气藏储层成岩作用及次生孔隙预测等提供一定的理论基础。

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油藏自动历史拟合研究进展

王鸣川, 段太忠, 孙红军, 张俊法

科技导报. 2016, 34(18): 236-245. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.032

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油藏自动历史拟合自提出至今已有50余年的历史，在理论和应用研究方面都取得了长足进展。为总结油藏自动历史拟合领域的研究进展和关键技术，以油藏自动历史拟合的发展历程为主线，以油藏自动历史拟合的技术进展为核心，将油藏自动历史拟合分为萌芽、形成、发展和快速发展4个阶段，讨论了常用的优化方法和具有发展潜力的优化算法，对比了各优化算法的特点和适用范围，探讨了目前研究存在的问题，提出了油藏自动历史拟合的发展方向。

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SHPB加载下含不同倾角裂隙的类岩石试样力学特性

王卫华, 李坤, 王小金, 姜海涛, 严哲

科技导报. 2016, 34(18): 246-250. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.033

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为研究裂隙倾角对类岩石试样的强度与变形特性、裂纹扩展规律及破坏过程的变化趋势的影响，对含有不同倾角的预制裂隙类岩石试样进行霍普金森杆（SHPB）加载试验。研究发现，SHPB加载作用下类岩石试样的应变阶段分段不明显，基本不存在应变软化阶段以及残余强度段。SHPB加载作用下，类岩石试样的峰值强度的变化趋势与静载荷作用下基本相同。随着预制裂隙倾角变化呈先变大后减小的V字形变化。在裂隙倾角为45°时，试样的峰值强度最小，0°和90°试样的峰值强度与完整试样极其接近。且SHPB加载作用下的类岩石试样的强度增加比较缓慢，峰值强度基本都小于相同条件下静载荷的峰值强度。随着预制裂隙倾角的增大，起裂角逐渐减小。当预制裂隙倾角较小时（0°，15°），起裂角接近90°。与静载荷作用下的变化趋势是一致的。SHPB加载过程与静载荷不同，类岩石试样从开始加载至完全破坏总时间为约为2 s，速度极快。

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海洋油气开采张力腿平台的水动力性能

郭霆, 秦洪德, 李晓勇, 王翀

科技导报. 2016, 34(18): 251-257. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.034

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基于三维势流理论，在API风谱及JONSWAP波浪谱环境条件下，通过计算分析，研究了海洋油气开采张力腿平台的水动力性能。结果表明，张力腿平台的水平面外运动受到的波浪载荷，随着波浪频率的增大呈现快速下降趋势；垂荡、横摇及纵摇运动响应在波浪频率为0.4 rad/s时达到峰值，且垂荡运动位移不超过工作水深的5%，摇角不超过5°，体现了张力腿平台半刚性的运动特点；二阶差频波浪载荷作用于张力腿平台的y方向力约为x方向力的4倍，与一阶波浪载荷相比，二阶差频波浪载荷相对较小，但对张力腿平台的水平面内运动影响不容忽视。

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中国高速铁路地震预警系统的研究与试验

卢春房, 周黎, 张志方

科技导报. 2016, 34(18): 258-264. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.035

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分析了中国高速铁路地震预警系统研发的迫切性，介绍了地震预警系统最新研究进展和试验验证情况，明确了地震预警系统的研究目标与预警方法，提出了地震预警系统的发展方向。

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基于快速控制原型的倒立机器人设计与实现

吕强, 张洋, 王国胜, 郭峰

科技导报. 2016, 34(18): 265-269. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.036

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介绍了快速控制原型的产生、发展和优势。搭建了倒立机器人快速控制原型硬件平台。针对硬件平台，总结了快速控制原型设计流程，设计了Matlab/Simulink模型，实现了自动代码生成，完成了倒立机器人的平衡控制。结果表明，倒立机器人能在-2°～2°范围内保持平衡，验证了快速控制原型的优势。在控制系统最初的设计阶段，将Matlab/Simulink模型在实物中进行验证，可缩短开发周期，节省经费，提高开发效率。

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基于双目视觉技术的FAST舱索系统模型振动测量方法

崔希民, 王强, 李辉, 范生宏, 郑珂, 亓晓彤

科技导报. 2016, 34(18): 270-274. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.037

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FAST望远镜舱索系统位置、振动频率的动态检测是实现闭环控制的基础。针对传统测量方法用于FAST望远镜舱索系统缩比模型振动频率检测时操作复杂、干扰性大和不易实现的缺点，根据被测物体连续振动变化的特点，提出双目视觉高速动态测频方法。该方法通过计算被测物点位三维坐标，利用快速傅立叶变换对离散的实时点位信息进行频谱变换，分析确定被测物的振动频率。实验显示，双目视觉高速动态测频方法在频率分辨率为0.04 Hz的情况下，重复测量、分时段测量的误差分别小于0.08 Hz和0.04 Hz，表明对于舱索系统之类的低频振动物体，该方法能有效满足振动频率的动态测量要求。

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基于ROS的自主多旋翼飞行器视觉导航系统

王国胜, 郭峰, 吕强, 张洋

科技导报. 2016, 34(18): 275-278. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.038

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针对在GPS信号缺失的环境下多旋翼飞行器的定位和自主飞行问题，构建了一个基于视觉导航的多旋翼无人飞行器控制系统。采用目前流行的pixhawk飞行控制模块和单目视觉定位算法，基于机器人操作系统（ROS）构建了通信网络系统，并选用一个低功耗的机载主控计算机实时地在板运行该系统。测试结果表明，搭建的无人飞行器平台能实现较精确的视觉定位和自主飞行。

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空中和水下爆炸时钢筋混凝土板动态响应对比分析

孔祥清, 赵倩, 曲艳东, 章文姣

科技导报. 2016, 34(18): 279-286. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.039

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利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土板在不同介质中（空中和水下）爆炸的数值模型，在对比分析爆炸冲击波在空中和水下传播特性的基础上，研究了空中和水下爆炸冲击波对钢筋混凝土板动态响应及损伤程度的影响，并对比分析了不同炸药量及起爆距离对钢筋混凝土板在空中和水下爆炸时动态响应的影响规律。研究表明，在近爆区域内，爆炸冲击波在空中和水下的传播特性存在较大的差异：在空中的传播速度较水下快，并且冲击波压力在空中衰减较水下快；但水下爆炸冲击波压力峰值较空中爆炸大很多，对钢筋混凝土板的潜在破坏能力较强。两种介质中爆炸时钢筋混凝土板的破坏形态对比分析，发现无论是迎爆面还是背爆面，同等炸药量及起爆距离下水下爆炸时混凝土板损伤程度均较空中爆炸时大。

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基于位置和力反馈控制的电动静液式主动悬架的仿真

张培培, 余强, 雷良育, 赵相君, 周辰雨

科技导报. 2016, 34(18): 287-292. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.040

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通过建立2自由度1/4车辆主动悬架模型和电动静液作动器模型，综合机器人柔顺性控制中阻抗控制的优点，分析其在液压式主动悬架的适用性，将位置反馈和力反馈控制应用于液压式主动悬架系统。设计了采用模糊控制的位置反馈控制器和力反馈线性控制器，并以阻抗控制跟踪车轮动载荷得到簧载质量位移修正量。利用Matlab/Simulink搭建B级路面和0.1 m凸起路面激励下的悬架系统模型。仿真结果表明，相对于被动悬架，其车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动载荷的均方根值均有所下降，该控制策略能较好地提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

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海上液货补给方案多目标决策

邓薇, 韩端锋, 姚竞争, 金鑫

科技导报. 2016, 34(18): 293-298. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.041

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针对海上液货补给方案的决策问题，采用加权法建立多目标决策数学模型，利用层次分析法确定约束条件的权重矩阵。引入排列组合等数值计算方法计算出可行的补给方案。分别通过TOPSIS逼近理想解排序法与PSO粒子群优化算法带入所建立的数学模型进行迭代计算直到获得最优的补给方案。通过实际被补给需求给定的液货量，利用上述方法进行数值模拟计算，可以快速准确地提供补给方案的决策依据。

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德国智能电网的实践及启示

李慧杰

科技导报. 2016, 34(18): 299-303. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.042

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德国一直致力于在可再生能源时代领军世界，而智能电网是未来低碳电力系统的重要一环，其中企业、政府的支持与管制对智能电网的发展尤为重要。德国E-Energy（信息化能源）试点项目，旨在通过一个开放式的区域电力市场，将发电商、用电可调节的消费者、能源服务供应商、电网运营商集成为一体，借助信息和通信技术将发电直至消费的全部流程集成在一个平台，及时地交换信息进而优化整个系统。而需求侧作为缓解电力供需平衡的一种重要资源，在电力用户主动参与方面有很大的发展空间。本文综述德国智能电网的发展、实践及经验，分析其对中国电网发展的启示。

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基于模糊AHP-TOPSIS的环境意识设计方案相对绿色度研究

陈建, 张胜良, 李鑫, 陈琨

科技导报. 2016, 34(18): 304-313. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.18.043

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针对机械产品环境意识设计方案评价中评价指标值具有模糊性、指标权重具有不完全性的问题，提出基于模糊AHPTOPSIS的环境意识设计机械产品相对绿色度综合评价方法。为充分结合两者的优点，先运用模糊AHP将各指标因素划分成有序层次，科学确定各层次权重，再结合模糊TOPSIS构建模糊AHP-TOPSIS综合评判模型，根据有限个成本型和效益型定性定量指标与理想化目标的接近程度进行排序确定最优方案。该方法严格区分了效益型和成本型定性指标、效益型和成本型定量指标，构建完善了基于全生命周期的环境意识设计机械产品指标评价的原则与体系。通过实例分析，表明该评价方法在理论上具有科学性，在实践中具有可操作性。

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英国皇家学会发布《网络安全的现状和研究》报告

田恬

科技导报. 2016, 34(18): 314-314.

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互联网是人类20世纪最伟大的发明之一，互联网正在改变并将继续改变人们的世界。它引领了信息技术的高速发展，同时带来了社会生产的变革，是人类继农业革命、工业革命后的又一重大产业技术革命。互联网产生的数字技术极大提高了人类认识世界、改造世界的能力，从社交网络到自动驾驶汽车，数字技术正深刻地改变人们工作、交流和生活方式。

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敬畏与审慎——谈谈人类胚胎基因组编辑技术

孙英梅

科技导报. 2016, 34(18): 315-316.

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2015年生命科学领域里最热门的话题自然是基因组编辑技术，尤其是被科学家称为“基因手术刀”的CRISPR（Clustered regularly interspersedshort palindromic repeats）基因组编辑技术。CRISPR的意思是规律成簇的、间隔短回文重复序列，源自于古细菌及细菌中的后天免疫系统，能帮助细菌有效抵抗病毒等入侵者造成的损伤。当重复序列与入侵病毒“遭遇”时，细菌就会产生一段与病毒序列相匹配的RNA，它被称为“向导RNA”，能够同负责切割DNA的Cas酶结合在一起，二者的职责就是发现并“隔离”病毒序列，从而阻断病毒复制。在细菌这套“防御”系统的基础上，科学家发展出一种新技术即CRISPR基因组编辑技术——通过“修饰”Cas酶与“向导RNA”，促使二者的联合体与他们想要在细胞基因组里“剔除”的某一DNA相匹配，从而“诱导”DNA进行修复。该技术是一种能够对基因组进行精确编辑的分子生物学利器，如同我们可以在电脑上对WORD文档中的文字按照我们的需要进行编辑一样。由于CRISPR基因组编辑技术不受物种限制，因此科学家已经成功在许多动植物中实现了基因编辑。从2012年开始，已有科学家将该技术应用于成人体细胞基因组中，从而为阻断遗传病延续以及治疗基因缺陷疾病打开了通道。至2013年初，有关编辑人类干细胞基因组技术方面的论文开始陆续问世，我国科学家也积极投入到相关研究中。

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吴蓓丽:艾滋病毒受体结构的破解者

王丽娜

科技导报. 2016, 34(18): 317-317.

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G蛋白偶联受体（GPCR）是最大的药物靶标蛋白家族，在细胞信号转导中发挥着关键的作用。它与人体疾病紧密相关，比如心血管病、心脏病、中风、艾滋病等等，其结构是开展相关功能研究和药物研发的重要基础，但是其结构的解析也是极具挑战性的科学难题。在第十二届女青年科学家奖的获得者中，有一位解析了多种人源GPCR三维结构的科学家，实现了我国GPCR结构测定零的突破，她就是中国科学院上海药物研究所研究员——吴蓓丽。

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从文学创作看科研工作

信忠保

科技导报. 2016, 34(18): 318-318.

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陈忠实、贾平凹和路遥，是陕西乃至中国当代文学界3位大家。他们的小说记录了三秦大地波澜壮阔的历史进程，诉说了生活在这片土地上人们的伟大与传奇，让读者不断感受到中国人生存的艰辛和不屈不挠的民族精神。最近，我看了一些关于他们创作过程的资料，感觉他们的作品创作过程与科学研究非常类似。3位作家都是在用生命进行创作，他们的成功绝非偶然，而是他们精神所致的必然。我们能从他们小说创作的过程，获得对我们科研工作的启迪。

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中国信息研究的新路标

苗东升

科技导报. 2016, 34(18): 319-320.

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我与学杉交往近20年，知道他在写一本信息科学的书，期盼早点拜读。2016年4月闫氏大作《信息科学：概念、体系与展望》（下称《信息》）终于摆在案头，但年高体衰，诸事缠身，一时没有勇气开卷研读。学界朋友命我写一篇评论文章，国际信息研究学会中国分会主席钟义信更将其作为任务下达于我，宣称这是中国信息研究进一步发展的需要；还扣上一顶颇能激励虚荣心的帽子：“此文作者非你莫属”。友情难却，上命难违，闫著学术诱惑力强劲，迫我在闷热熬煎的7—8月间初读这部专著，草草“焖”出这篇文字。作者申言要把此书写成“启人心智的信息科学读物”（724页），自设标准不低。我读得不全不精，但所受启发良多，深感眼界大开，也生发出许多须商榷的问题。这恰好表明作者实现了他的初衷。

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新闻时段:2016-09-01至2016-09-15

祝叶华

科技导报. 2016, 34(18): 7-8.

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2016-18科技界声音

祝叶华

科技导报. 2016, 34(18): 10-10.

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2016-18科学共同体要闻

李娜

科技导报. 2016, 34(18): 12-12.

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超材料研究拓展材料科学视野——访清华大学教授周济

田恬

科技导报. 2016, 34(18): 321-321.

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时下，“超材料”这字眼儿，大家可能经常能听到，但什么是超材料？哪里需要用到超材料？既然《Science》杂志将“超材料”评选为本世纪首个10年内的10项成就之一，它必定是有些来头和用途的。

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2016年, 第34卷, 第18期　刊出日期：2016-09-28

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