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科学通报
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夏建白

旬刊

0023-074X

csb@scichina.org

010-64036120

100717

北京东城区东黄城根北街16号

科学通报/Journal Chinese Science BulletinCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>《科学通报》创刊于1950年，是中国科学院主办、中国科学杂志社承办的自然科学综合性学术刊物，报道自然科学各学科基础理论和应用研究方面具有创新性和和高水平的、具有重要意义的最新研究成果，要求文章的可读性强，能在一个比较宽范的学术领域产生深刻的影响。我们的目标是：成为国内外读者了解中国乃至世界范围的自然科学各研究领域最新成果的主要窗口之一。《科学通报》进入了国际上主要检索系统，如CA，EI，日本《科技速报》和美国科学信息研究所（ISI）的以下系统：Science Citation Index(SCI-CDE)，SCISearch，Current Contents(PC&E)和Research Alert。
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    我国新一代载人飞船及其研制进展

    张柏楠杨庆杨雷马晓兵...
    4065-4073页
    查看更多>>摘要：载人天地往返运输能力体现了一个国家自由进出空间的水平.目前美国、俄罗斯等国都在加紧研制新一代载人飞船,实现载人天地往返运输飞行器更新换代.为满足载人航天后续发展需求,我国也在积极开展新一代载人飞船研制.新一代载人飞船采用模块化设计思想,可兼顾近地空间站运营、载人月球探测、载人及货物运输等多任务需求.飞船将采用一系列先进技术,全面提升整体技术水平,并采用可重复使用设计,有效降低研制成本.本文对其研制需求、初步方案、技术特点,以及目前研制进展及后续工作进行了介绍.

    新一代载人飞船总体方案飞行试验技术验证

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    基于功能磁共振成像的大脑白质研究进展

    孙芬芬陈悦洪文军赵智勇...
    4074-4080页
    查看更多>>摘要：功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)通过检测血氧水平依赖(blood oxygen level dependent,BOLD)信号来探究大脑的神经活动,是研究神经科学和神经精神病学中人类大脑功能的一种重要技术.该技术的应用通常聚焦于血管分布相对密集的大脑灰质皮层区域中,而非脑深部的白质区域.然而,近年来随着白质BOLD信号生理意义的揭示,研究者逐渐将目光投向白质fMRI研究中.这些研究通过对白质BOLD信号进行分析发现,它们是由神经活动产生而非噪声或伪影引起,且白质和灰质具有相似的生理起源和意义.研究发现,外界刺激可以使白质区域激活,且白质区域存在与灰质皮层类似的功能网络.白质-灰质功能连接研究也进一步揭示了白质和灰质之间存在功能交互.随后的临床研究发现,患者大脑中普遍表现出异常的白质活动,其功能网络也发生了病理性的改变,且患者的功能障碍可能与白质和灰质之间的信息交流异常有关.尽管白质fMRI提供了一种直接探究和评估大脑白质功能的方法,但白质功能研究仍然处于初步探索阶段.由于分析手段限制,大脑深部白质结构的功能性研究仍相对较少,未来的研究需要给出一套规范的、适合于白质fMRI研究的分析方法,以便于相关研究的深入开展.

    功能磁共振成像血氧水平依赖白质功能

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    金属材料绝热剪切带形成机制及多尺度模拟研究进展

    李建国豆清波索涛
    4081-4097页
    查看更多>>摘要：韧性金属受冲击时,绝热剪切带(adiabatic shear band,ASB)成为一种重要的变形失效机制.力-热耦合作用下,在极窄的区域内热塑性失稳的发生使得裂纹沿带内或边界迅速扩展而引发失效.在时空上,ASB极端的小尺度给实验研究带来了巨大的挑战.长久以来,学界仍尚未全面认识这一特殊的力学行为,但大量研究工作仍取得了诸多突破性的进展.在实验方面,高速、高分辨率测试技术的应用令人们更加清楚地看到ASB起始和扩展的过程,进而认识到不同影响因素的作用,特别是厘清绝热温升与局部变形之间的关系等.同时,近年来学者已经归纳出多种解释ASB发生的软化机制.此外,在数值分析方面,也提出了很多种有效的模拟方法帮助我们理解ASB的形成过程.除了宏观尺度模型,在不同微观尺度模型中引入各种微观机理的作用,独立地研究不同微观变量对动态力学行为的影响,能够极大地促进人们对ASB的认识.本文结合西北工业大学冲击动力学与工程应用研究团队近年来针对绝热剪切失稳行为取得的多项研究成果,总结了其他多种针对不同微观特征金属材料所提出的ASB形成机理,系统地梳理了目前应用于ASB研究的多尺度模拟方法及其研究进展.最后,对该研究领域存在的问题和未来重点关注的研究方向进行了讨论和展望.

    高应变率变形冲击失效绝热剪切带失稳机制多尺度模拟

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    大气边界层内挥发性有机物的垂直观测方法及应用进展

    刘智杰李小兵袁斌莫梓伟...
    4098-4111页
    查看更多>>摘要：总结分析了大气边界层内挥发性有机物(VOCs)的主要垂直观测方法与应用进展,着重对高层建筑物、系留气球、载人飞机、无人机和激光雷达等不同平台的VOCs垂直观测技术进行介绍,并对不同VOCs垂直观测平台的优缺点和主要应用场景进行归纳总结.同时,较为系统地总结了大气边界层内VOCs垂直观测的主要应用进展,着重对VOCs垂直分布特征的关键影响因素、排放通量计算、排放清单验证、光化学臭氧生成机制的垂直分布特征,以及夜间边界层内VOCs氧化降解的垂直分布特征等方面进行归纳总结.目前对于环境大气中VOCs化学过程的研究主要以地面观测数据为主,而获取大气边界层内关键VOCs组分浓度的垂直分布数据是深入解析区域大气二次污染成因机制的重要前提.

    大气边界层挥发性有机物垂直观测二次污染

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    碳中和背景下新能源汽车热管理系统研究现状及发展趋势

    王从飞曹锋李明佳殷翔...
    4112-4128页
    查看更多>>摘要：自从《<蒙特利尔议定书>基加利修正案》签订并实施以来,削减当量碳排放、有效延缓全球变暖成为各个行业的热门话题.新能源汽车的快速发展也标志着交通领域的能源结构变革.不过,新能源车目前仍存在安全隐患、里程焦虑、热管理工质温室效应等瓶颈问题,这也从"节能"与"环保"两个方面对车辆热管理行业提出了更高级、更精准的要求.从节能角度来说,本文总结了热管理系统从常规单冷空调技术到热泵空调技术的系统架构转变与实现形式升级,达到了在冬季制热条件下节省大量正温度系数热敏加热器(positive temperature coefficient,PTC)能耗的目的 ;同时,展示了一体化热管理新概念与各种智能优化控制算法的结合,使乘员舱、电池、电机、电控部分的综合热管理持续向着性能更优、能耗更小的方向演化.另一方面,新能源汽车热管理系统目前仍广泛使用HFC(hydrofluorocarbon)类强温室效应气体(如R134a与R407C)作为制冷剂.从环保角度出发,本文介绍了几种较为热门的环保型制冷剂替代方案,如CO2、 R290、R1234yf等.最后,前瞻性地指出新能源汽车热管理技术将朝向"绿色高效化"、"功能一体化"、"结构模块化"、"控制智能化"方向不断前进,以为我国实现碳达峰、碳中和目标作出重要贡献.

    碳中和新能源汽车一体化热管理优化控制算法制冷剂绿色替代

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    磁性Fe,N共掺杂分级多孔石墨化碳气凝胶的制备及其电化学、吸附性能

    曹启花谷雨星刘雅茜肖玲...
    4129-4143页
    查看更多>>摘要：以天然含氮聚多糖壳聚糖作为碳源和氮源,FeCl3作为铁源,经溶胶-凝胶、高温碳化和KOH高温活化3个步骤,得到一种Fe,N共掺杂的分级多孔石墨化纳米碳材料(FeNC气凝胶).该系列样品均具有大的比表面积(最高达3103 m2/g)、较低的密度(约27 mg/cm3)和良好的磁响应能力,氮掺杂量接近4％,Fe以纳米Fe@Fe3O4和Fe-N形式掺杂.电催化氧还原(ORR)性能测试表明,FeNC气凝胶样品均表现出良好的ORR活性,且随着铁掺入量的增加而增强;电容性能测试表明,FeNC气凝胶均表现出良好的双电层电容性能和循环使用稳定性,且随着铁掺入量的增加而减弱.吸附性能测试表明,FeNC(1-20)-K800样品对阴离子染料甲基橙、中性染料罗丹明B、阳离子染料结晶紫和孔雀石绿的饱和吸附量均在400 mg/g以上;其中,对孔雀石绿表现出特异性吸附,饱和吸附量达816 mg/g,且能通过外加磁场很好地分离回收.

    纳米碳气凝胶铁氮共掺杂分级多孔结构氧还原反应超级电容器吸附

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    水稻早衰突变体w14的生理学特性分析及其基因的精细定位

    朱永生蒋家焕蔡秋华郑燕梅...
    4144-4156页
    查看更多>>摘要：水稻叶片早衰对水稻的产量及品质均有重要影响,研究早衰的机理对于延缓衰老和选育良种具有重要意义.本文以甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变野生型粳稻品种云引(Yunyin,YY)获得的水稻早衰突变体w14为材料,研究了早衰突变体全生育期的生理及组织亚显微结构的变化.研究结果表明,突变体从分蘖盛期开始表现出生长势弱,生长速度慢,抽穗期出现明显的叶片早衰症状,最终突变体整株呈现衰老枯萎.亚显微结构观察表明,突变体出现明显衰老表型后,叶片表面泡状细胞破损,细胞结构排列松散,完整性降低,突变体细胞中细胞核数目明显减少,胞内细胞核降解.分别在衰老症状出现前后(苗期和成株期)对突变体和野生型的可溶性蛋白、叶绿素、脂质过氧化物(lipid peroxidation,LPO)及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)及过氧化氢酶(catalase,CAT)活性进行了系统检测,表明突变体的衰老症状可能主要是由于组织CAT的活性下降导致活性氧(reactive oxygen species,ROS)的累积引起.通过图位克隆方法将目的 基因w14定位于水稻3号染色体上,位于InDel标记3-7和3-9之间大约76 kb的物理区间内.该区间内共包含8个候选基因,为该突变性状基因w14的克隆、功能研究和深入了解该突变体早衰的机制奠定了基础.

    水稻早衰生理特性显微结构基因定位

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    丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis菌丝分泌物可诱导解磷细菌Rahnella aquatilis向菌丝移动

    孙宁康江飞焰张林冯固...
    4157-4168页
    查看更多>>摘要：丛枝菌根真菌(AM真菌)和菌丝际解磷细菌是土壤中广泛存在的功能类微生物,两者通过合作能帮助植物获取更多磷,改善植物的磷素营养.AM真菌将来自植物的碳水化合物分泌到菌丝际,招募解磷细菌在菌丝际定殖并共同完成土壤难溶性磷的活化利用,但菌丝分泌物吸引解磷细菌向菌丝移动的机制仍不清楚.为了理解解磷细菌向菌丝移动过程中的趋化性作用,本文利用3D打印微流体芯片,研究菌丝分泌物对解磷细菌的趋化作用,揭示解磷细菌在土壤中向菌丝际移动并定殖的过程.试验结果表明,菌丝分泌物存在时解磷细菌的趋化性系数(C/C0)为0.243,而无菌丝分泌物对照组的趋化性系数仅为0.033;解磷细菌接触菌丝分泌物2h后,其控制趋化性运动的组氨酸蛋白激酶基因CheA和连接蛋白基因CheW表达水平分别上调了4和2倍.上述结果表明,AM真菌对解磷细菌的招募涉及趋化性过程,菌丝分泌物中存在趋化因子并能够吸引解磷细菌的趋向性移动.

    丛枝菌根真菌解磷细菌菌丝分泌物趋化性微流体芯片

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    多源降水数据驱动下青藏高原径流集合模拟

    王一冰谢先红施建成朱博文...
    4169-4186页
    查看更多>>摘要：青藏高原的径流变化影响着亚洲数十亿人口的水资源供给,而该区域气象和水文观测站点稀少,致使径流和水量平衡估算具有较大的挑战.研究基于8个长时间序列的降水产品开展径流集合模拟,在陆面水文模型中考虑冰川产流过程,探讨青藏高原地区降水、径流,以及径流贡献分量(降雨径流、融冰径流、融雪径流)的时空变化,并识别它们的不确定性.模拟结果表明,在1984～2015年间,青藏高原降水量和径流分别约为423和212 mm/a,且均有增加趋势;降雨、融雪和融冰对总径流的贡献分别为66％、12％和22％;融雪径流较为稳定,但降雨和融冰径流均表现出增加趋势,特别是位于高原南部的昌都和林芝等地区,融冰径流以6 mm/a的速度快速增长.鉴于降水数据之间的差异,模拟的降雨径流和融雪径流具有较大的不确定性,尤其是在青藏高原西部和南部区域,最高不确定性超过70％.本研究考虑了青藏高原降水数据的不确定性,以水文集合模拟的方式重点揭示降雨、融冰、融雪等对径流的贡献,为该地区水资源评估提供科学依据.

    青藏高原降水径流冰川消融不确定性波动区间

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    镍金属有机框架改性柔性纤维的制备及其多巴胺传感应用

    赵哲孔晔黄高山陈晨...
    4187-4196页
    查看更多>>摘要：功能纤维在可穿戴电子的应用中具有巨大的应用前景.但是,由于其成本高昂,且功能层与织物基材之间的黏合力很差,易导致功能层脱落,因此功能纤维在生物医学相关领域中的使用率很低.本文提出了一种高效的新策略,利用原子层沉积制备的氧化物薄膜来诱导自组装生长镍基金属有机框架(Ni-MOF-74),从而形成功能纤维复合结构(Ni-MOF-74-CF)及其平纹布.该复合结构中,自组装功能层黏附在纤维表面,形成多孔结构,从而增加反应活性位点、提高电子传导率,进而有效提高复合结构的电化学反应效率.在实现高灵敏多巴胺检测(在1～60 μmol/L的宽线性范围内灵敏度高达434 μA/(mmol L-1 cm2))的同时,该结构具有良好的抗干扰性和实时响应特性.该结构有望应用于生物医学和可穿戴电子相关领域.此外,复合结构织物还具有良好的柔性,在大幅度(高达180°弯折、最小曲率半径为～1 mm)和多次(高达100次)形变下,其电化学传感性能依然保持稳定.

    原子层沉积金属有机框架可穿戴电子多巴胺传感

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