由教育部科技委組織評選的2021年度“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”近日揭曉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、河南大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、福州大學(xué)陸續(xù)公布入選情況。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)：天問一號火星探測器形狀記憶智能展開結(jié)構(gòu)技術(shù)
冷勁松院士團(tuán)隊自主設(shè)計并研制的中國國旗鎖緊展開結(jié)構(gòu)，歷經(jīng)202天地火轉(zhuǎn)移軌道飛行和93天環(huán)繞探測，飛行4.75億公里后，于2021年5月15日在天問一號著陸器上成功完成了中國國旗可控動態(tài)展開，為中國探測器在火星上打上“中國標(biāo)識”，使我國成為世界上首個將形狀記憶聚合物復(fù)合材料智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用于深空探測工程中的國家。
天問一號從發(fā)射入軌到著陸火星歷經(jīng)9個多月，探測風(fēng)險高、難度大，國旗鎖緊展開結(jié)構(gòu)面臨嚴(yán)苛的力學(xué)環(huán)境、火星稀薄大氣、火星風(fēng)等挑戰(zhàn)，同時存在著陸環(huán)境不確定、地面無法干預(yù)等難點，也對產(chǎn)品的可靠性提出了嚴(yán)苛的要求。
▲“著巡合影”圖，紅框處為形狀記憶鎖緊展開結(jié)構(gòu)可控展開的國旗
▲中國國旗鎖緊展開結(jié)構(gòu)的展開過程模擬演示圖
根據(jù)天問一號火星探測任務(wù)的總體需求，在中國航天科技集團(tuán)的大力支持下，冷勁松院士團(tuán)隊基于具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的形狀記憶聚合物，構(gòu)建其復(fù)合材料等效力學(xué)行為的預(yù)測模型，提出了形狀記憶智能大變形結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。通過精細(xì)的力學(xué)理論分析和巧妙的智能結(jié)構(gòu)設(shè)計，為著陸平臺創(chuàng)新設(shè)計并制備了卷繞鎖定-展開模式的國旗鎖緊展開結(jié)構(gòu)，解決了國旗長時間鎖定、低沖擊可靠展開的關(guān)鍵技術(shù)難題。
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）：白堊紀(jì)松遼盆地國際大陸科學(xué)鉆探
白堊紀(jì)（距今約1億4500萬年前至6600萬年前）是地質(zhì)歷史中典型溫室氣候時期，研究白堊紀(jì)氣候—環(huán)境變化的規(guī)律、機(jī)制及其對生物圈的影響，可為科學(xué)預(yù)測未來全球變化提供參照。在科技部、國際大陸科學(xué)鉆探計劃和中國地質(zhì)調(diào)查局等部門的資助下，王成善院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊經(jīng)過十余年的科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)，成功完成“白堊紀(jì)松遼盆地國際大陸科學(xué)鉆探”項目，在白堊紀(jì)陸地溫室氣候、環(huán)境演變等研究領(lǐng)域達(dá)到國際先進(jìn)水平。
▲王成善院士（中）在松科二井現(xiàn)場
白堊紀(jì)松遼盆地國際大陸科學(xué)鉆探獲取了國際上最連續(xù)、最完整，總長度達(dá)8187米的白堊紀(jì)陸相地質(zhì)記錄，打破了國際大陸科學(xué)鉆探四項工程紀(jì)錄；建立了陸相白堊系高分辨率年代地層框架并成為陸相白堊系年代格架對比標(biāo)準(zhǔn)；揭示了白堊紀(jì)恐龍時代陸地氣候演變規(guī)律，對認(rèn)識地球溫室氣候歷史和當(dāng)前全球氣候變化具有重要的科學(xué)價值。
南京工業(yè)大學(xué)：高效穩(wěn)定鈣鈦礦光伏器件研究
立足于全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，日益凸顯的氣候變化問題促使世界經(jīng)濟(jì)加速向低碳化深入發(fā)展，以“光伏”為代表的可再生能源已逐漸成為“雙碳”戰(zhàn)略的主力軍。鈣鈦礦光伏具有性能優(yōu)異、成本低廉等突出特點，相比較于傳統(tǒng)硅基和無機(jī)薄膜光伏最大的優(yōu)勢在于可溶液加工性，商業(yè)價值巨大，入選了美國《科學(xué)》雜志2013年十大科學(xué)突破，是當(dāng)前光伏領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一，引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。然而，鈣鈦礦光伏電池面臨穩(wěn)定性差等科學(xué)難題，限制了其快速發(fā)展。
針對這一關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題，黃維院士、陳永華教授團(tuán)隊以離子液體為主線，針對鈣鈦礦光伏電池的穩(wěn)定性，進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，取得了一系列重要研究進(jìn)展。提出了質(zhì)子型離子液體溶劑取代傳統(tǒng)極性非質(zhì)子溶劑制備鈣鈦礦薄膜的新方法，實現(xiàn)了空氣中高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜的制備；探索了離子液體前驅(qū)體溶液化學(xué)調(diào)控新策略，穩(wěn)定了二維層狀鈣鈦礦骨架，制備了相純的二維層狀鈣鈦礦薄膜，實現(xiàn)了二維層狀鈣鈦礦穩(wěn)定性的突破；發(fā)展了離子液體構(gòu)筑“離子通道”反應(yīng)新方法，降低了反應(yīng)勢壘，在室溫和高濕度下形成了穩(wěn)定的甲脒基鈣鈦礦薄膜，獲得了高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏電池。
該系列突破性成果，將有助于推動鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，在清潔能源自主可控、高效利用、可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。
河南大學(xué)：光誘導(dǎo)的信號調(diào)控大豆共生結(jié)瘤機(jī)制
共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然來源，影響著農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)和碳匯，在綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有重要地位。豆科植物進(jìn)化出根瘤來容納根瘤菌在其中進(jìn)行共生固氮，這是一個高耗能的過程，光被認(rèn)為是驅(qū)動自然生態(tài)系統(tǒng)中共生固氮的主要因素。但光合產(chǎn)物和光信號如何調(diào)控豆科植物根瘤固氮的機(jī)制，一直是豆科植物共生固氮領(lǐng)域的未解之謎。王學(xué)路教授研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)光合產(chǎn)物和光信號在調(diào)控共生結(jié)瘤過程中的不同作用，揭示了CCaMK-STF-FT模塊整合地上光信號和地下共生固氮信號，調(diào)控根瘤形成的機(jī)制。研究結(jié)果2021年10月1日以Article形式在《Science》正式發(fā)表，提出了植物地上-地下協(xié)同發(fā)育的新機(jī)制，為設(shè)計在弱光條件下也可以共生固氮的新型植物提供了關(guān)鍵技術(shù)手段，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)中碳-氮平衡提供了新思路。
王學(xué)路教授團(tuán)隊長期從事植物遺傳學(xué)、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及其與逆境互作，調(diào)控植物生長發(fā)育的機(jī)制研究。在河南大學(xué)省部共建作物逆境適應(yīng)與改良國家重點實驗室組建了“生物固氮和豆科生物學(xué)”團(tuán)隊，以豆科作物為主要研究對象，研究菌植互作的遺傳、發(fā)育、分子和進(jìn)化機(jī)制，并開展豆科作物品種分子設(shè)計改良。近期，該團(tuán)隊在大豆共生固氮領(lǐng)域取得了一系列研究成果。2020年12月21日，在Molecular Plant上發(fā)表研究論文，揭示大豆GSK3蛋白激酶磷酸化共生關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子NSP1，介導(dǎo)鹽脅迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子機(jī)制。該研究加深了我們對鹽脅迫調(diào)控結(jié)瘤固氮的分子機(jī)制的了解，為改善大豆和其他豆類在環(huán)境脅迫條件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目標(biāo)基因。2021年1月15日，在Nature Plants上發(fā)表研究論文，揭示大豆與根瘤菌共進(jìn)化過程中，根瘤菌由裂隙侵染向根毛侵染方式轉(zhuǎn)化的遺傳、分子和進(jìn)化機(jī)制，這種侵染方式的轉(zhuǎn)變對于增強(qiáng)大豆共生固氮能力和提高大豆產(chǎn)量起到了重要作用。該研究不僅揭示了在大豆與根瘤菌互作過程中宿主與寄主匹配性的遺傳和分子機(jī)制，而且闡釋了根瘤菌與大豆共進(jìn)化過程中，根瘤菌由裂縫侵染演化成高效的根毛侵染過程的重大分子事件，也為大豆高效固氮的分子設(shè)計育種提供了重要理論依據(jù)和目標(biāo)基因。2022年2月17日，在New Phytologist發(fā)表研究成果，揭示了根瘤菌侵染觸發(fā)大豆共生根瘤細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制的機(jī)制。該研究不僅為深入研究根瘤菌和共生固氮領(lǐng)域的諸多問題提供了重要的啟示，而且也為研究核內(nèi)復(fù)制在植物發(fā)育過程中的作用提供了一個范式。
據(jù)悉，本次入選是河南大學(xué)創(chuàng)新成果首次入選中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展，也是該評選設(shè)立以來河南省屬高校首次入選。
福州大學(xué)：柔性高分辨X射線成像技術(shù)研究
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件與光刻機(jī)、芯片等被列為“卡住中國脖子的35項技術(shù)”之一。其中，X射線成像設(shè)備在醫(yī)學(xué)、安檢、國防等領(lǐng)域均有廣泛且重要的應(yīng)用。柔性X射線成像設(shè)備具有質(zhì)薄、柔軟、可彎曲和易攜帶等優(yōu)勢，具有更多的應(yīng)用場景和靈活性。然而，制造大面積、柔性的薄膜晶體管陣列、非晶硅光電轉(zhuǎn)換層以及閃爍體層仍存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，柔性X射線成像設(shè)備的開發(fā)還未取得突破。針對柔性X射線成像技術(shù)存在的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題，該研究開發(fā)了長壽命X射線發(fā)光的新型稀土納米晶閃爍體，實現(xiàn)了超過30天的X射線光子記憶。該研究還發(fā)現(xiàn)了高能量X射線光子與氟原子晶格的光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了Frenkel缺陷態(tài)發(fā)光的X射線能量轉(zhuǎn)換機(jī)制，發(fā)明了X射線發(fā)光擴(kuò)展成像（Xr-LEI）的新原理，成功地開發(fā)了柔性高分辨X射線成像新技術(shù)和新儀器。
▲柔性高分辨X射線成像技術(shù)
該研究是繼福州大學(xué)楊黃浩團(tuán)隊在低劑量、高分辨X射線平板成像技術(shù)（Nature 2018, 561, 88）之后取得的又一項標(biāo)志性成果（Nature 2021, 590, 410），成功地突破了傳統(tǒng)X射線成像技術(shù)的固有限制，在國際上率先研發(fā)出柔性高分辨X射線成像技術(shù)，搶占柔性X射線成像產(chǎn)業(yè)的制高點，將有力地推進(jìn)高端X射線影像裝備的國產(chǎn)化。我國高端X射線影像設(shè)備及關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口的局面有望改觀。
據(jù)悉，這是福州大學(xué)創(chuàng)新成果首次入選中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展，也是該評選設(shè)立以來福建省屬高校首次入選。
▲課題組
廣州醫(yī)科大學(xué)：新型冠狀病毒感染的防控、臨床診治及機(jī)制研究
2020年1月20日，鐘南山院士與央視連線表示新冠病毒存在“人傳人”。
面對突發(fā)的新冠疫情，鐘南山院士作為我國呼吸疾病領(lǐng)域領(lǐng)軍人物，組建多學(xué)科協(xié)作攻關(guān)團(tuán)隊，在新冠肺炎機(jī)制研究、防控策略與臨床診治等多方面取得重大創(chuàng)新性突破，為疫情阻擊戰(zhàn)及常態(tài)化防控提供了關(guān)鍵性理論依據(jù)及技術(shù)支持。
經(jīng)過廣醫(yī)一院醫(yī)護(hù)團(tuán)隊的精心救治，全球使用體外膜肺氧合（ECMO）時間最長的新冠肺炎患者康復(fù)出院。圖為鐘南山院士等專家在ICU探望該患者。
團(tuán)隊專家除了支撐本地病人的救治，還為國內(nèi)外提供支援，在ICU承擔(dān)危重癥、重癥病人的救治任務(wù)。圖為支援武漢協(xié)和西院ICU醫(yī)療隊與鐘南山院士等專家遠(yuǎn)程視頻會診。
團(tuán)隊系統(tǒng)闡明新冠病毒的傳播特點及進(jìn)化變異規(guī)律；率先揭示Delta變異株在國內(nèi)的傳播特征和動力學(xué)特點，創(chuàng)新提出大規(guī)模核酸檢測及重點人群追蹤的關(guān)鍵策略。構(gòu)建了全球首個非轉(zhuǎn)基因COVID-19小鼠模型，系統(tǒng)闡釋免疫機(jī)制在COVID-19的作用。在臨床防治上，創(chuàng)新研發(fā)新冠病毒快速采樣和檢測技術(shù)，建立大規(guī)模戰(zhàn)時檢測平臺；提出系列創(chuàng)新性治療方法。率先構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)和人工智能、多學(xué)科交叉的預(yù)測預(yù)警平臺，有效提高防控精準(zhǔn)性。團(tuán)隊牽頭參與制定我國新冠肺炎診療方案及系列行業(yè)相關(guān)診療指引，為疫情防控和臨床救治提供指導(dǎo)；鐘南山院士擔(dān)任世界衛(wèi)生組織“大流行防范和應(yīng)對獨立小組”成員，參與制定評估全球應(yīng)對新冠疫情的工作報告。
團(tuán)隊對新冠病毒開展科研攻關(guān)
團(tuán)隊總結(jié)應(yīng)對國內(nèi)首次Delta變異株本土疫情的防控經(jīng)驗
團(tuán)隊始終堅持“人民至上、生命至上”，率先牽頭組建重大突發(fā)公共衛(wèi)生國家級研究平臺；發(fā)表包括國際頂級學(xué)術(shù)期刊在內(nèi)的高影響力學(xué)術(shù)論文50余篇；獲批專利/注冊證、新藥及疫苗臨床試驗批件多項；打造了全鏈條篩查診治及隔離防控產(chǎn)品；為我國乃至全球打贏疫情防控攻堅戰(zhàn)提供了硬核科技力量，向國際展現(xiàn)了中國力量和中國擔(dān)當(dāng)。
“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”自1998年起開展評選，每年從全國高校中評選出10項具有重大科技進(jìn)展的優(yōu)秀成果，旨在促進(jìn)高校科學(xué)技術(shù)整體水平提升，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，受到了國內(nèi)各高校高度重視。
來源：高教科創(chuàng)（ZGGJKC）綜合整理自各高校官方網(wǎng)站、官微等