大空间建筑室内热环境温度分层现象显著，掌握其特性对热环境设计以及空调负荷计算意义重大。长期以来，大空间建筑室内空气温度与壁面温度都是分别孤立求解。研究团队经过近 20 年的研究，利用并发展了日本求解空气温度的BLOCK 模型和美国求解壁面温度的 GEBHART 模型，建立了 BLOCK-GEBHART（B-G）模型，同步求解大空间垂直温度分布与垂直壁面温度，这一模型经盐水模型实验、气态缩尺模型实验、大空间热环境实验基地在有热源、有排风情况下进行了验证，B-G 模型的空气温度与壁面温度解析解为大空间建

“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来，石墨烯领域未获得突破性应用成果，也未找到“杀手锏”应用领域，关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是，对石墨烯材料的结构进行设计和调控，有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果，首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制，在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文，获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士，获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室，推动基础科研成果向应用转化，在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题，团队在以下三个方面取得重要突破： 1）为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多，无法量产的问题，团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位，有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2）为解决单层石墨烯容易聚集的难题，团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略，获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程，发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律，为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3）精确调节石墨烯层间距，可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距，在国际上首次实现了层间距在超小尺度上（1 Å）的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷，重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质，发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜，通过石墨烯和生物膜的协同作用，对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低，治理周期短，工艺简单，无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标，对河水的COD、氨氮和总磷，去除率达到80%以上。目前，团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地，显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏，不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用，其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大，促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究，本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极，碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法，能耗更低。此外，普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用，其安全性非常高。经过一系列放大，正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g，碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制，单体电池工作电压在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下，均没有发生自燃和爆炸等情况，安全性高。 目前，拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施，研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料，实现高性能钠离子电池产品产业化，预计至2026年项目达产后，年产值达约22.5亿元；年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多，并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元，然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测，存在很大感染风险，给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创，吹气即可检测，完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中，可检测的VOCs较异常，需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是，常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足，且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控，实现皮秒级载流子空穴的形成，从而实现对气体分子的快速响应，解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能，具有无创伤、无痛苦、便捷即时（15s）等特点，是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书，即将已进入临床阶段。

建筑能耗占我国当前社会总能耗的1/3左右，且随着建筑总量的增加和居住舒适度的提升呈急剧上扬趋势。我国既有建筑中99%都是高能耗建筑，同时每年新建的约20亿平方米建筑中高能耗建筑占90%以上，建筑节能被认为是缓解经济发展与能源短缺矛盾的有效方式。造成我国建筑能耗高的主要因素是围护结构的保温隔热性能差以及采暖（制冷）系统效率低。围护结构的性能是最根本的因素，它是判定建筑是否节能的重要依据，也是既有建筑节能改造的基础。 建筑节能是一个全世界关注的话题，而我国节能工作起步较晚，水平较低，建设部虽然颁布了很多节能设计标准，但是从实际调查中发现节能收效甚微，这与检测工作有着必然的联系。2003年，建设部颁发的《建筑节能“十五”计划细要》提出建筑节能标准体系规定检测采用具有权威性的热流计法，但由于检测方法的一维稳态传热假设，使得检测必须在采暖期进行且室内外温差要维持在15℃以上，平均法处理检测结果也要求检测期间天气变化不能太大，苛刻的检测条件使之在建筑节能工程管理领域进行现场检测时受到很大的限制。 目前建筑外围护结构热阻检测方法主要有：热流计法、热箱法、红外热像法等。由于测量时多采用稳态工况，并且忽略了环境因素的影响，使得这些方法应用于围护结构现场检测时误差较大。本项目针对最适合现场检测的热流计法，以围护结构内部热量迁移过程为背景，研究太阳辐射、风速、温差等环境扰量对建筑围护结构检测的影响，研究内容涉及热工测量、有限元理论、反应系数法、传递函数法、数值计算方法以及计算机仿真等多门交叉学科。本项目的研究主要针对建筑围护结构在自然条件下的现场测量，对建筑物能耗分析及建筑节能都具有重要的意义。

主要科研成果属于速生杨木绿色建筑结构件，基于速生木材“改性增强、结构优化”专利核心技术研发，可广泛用于建筑结构、建筑围护体系、平改坡工程、建筑物增层改造及建筑模板体系等领域。可全面替代进口，填补国内空白。 本项目研发出速生木材“改性增强、结构优化、连接构造、新型复合”新工艺，突破优质原木约束，提高上游杨木附加值300％，提升建筑节能效果65％，同比优质原木综合成本为其70％，同比混凝土

三地深度联动办赛 打造国际化创业平台

众所周知，盐放入水中会发生溶解，溶解的离子与水分子结合在一起形成的团簇称为水合离子或离子水合物。水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点。早在19世纪末，人们就意识到离子水合作用的存在并开始了系统的研究，最早的实验研究可以追溯到1900年德国著名物理化学家Walther Nernst的迁移实验（Transference experiments）。虽然经过了一百多年的努力，离子的水合壳层数、各个水合层中水分子的数目和构型、水合离子对水氢键结构的影响、决定水合离子输运性质的微观因素等诸多问题，至今仍没有定论。究其原因，关键在于缺乏原子尺度的实验表征手段，以及精准可靠的计算模拟方法。传统的谱学和衍射技术空间分辨能力较差，只能得到平均效应，无法探测局域环境的影响，实验数据的解释异常困难，甚至得出完全矛盾的结论，因此受到很大的限制。另一方面，由于水分子具有全量子化效应，且水分子与离子相互作用也非常微弱，这对理论计算也是巨大的挑战。图2 钠离子水合物的原子级分辨成像。从左至右，依次为五种离子水合物的原子结构图、扫描隧道显微镜图、原子力显微镜图和原子力成像模拟图。图像尺寸：1.5 nm ×1.5 nm。 为了突破实验上的瓶颈，研究人员基于扫描隧道显微镜发展了一套独特的离子操控技术，在氯化钠表面上可控的制备出了单个水合钠离子，水分子的数目精确可调，为高分辨成像创造了条件。在此基础上，他们利用之前发展起来的非侵扰式原子力显微镜成像技术，依靠及其微弱的高阶静电力，克服了针尖对弱键合水合离子的扰动并首次实现了原子级分辨表征，精确确定了其微观吸附构型（图2）。这也是水合离子的概念提出一百多年来，首次在实验中直接“看到”水合离子的原子级图像。 进一步，研究人员利用带电的针尖作为电极，控制单个水合离子在氯化钠表面上的定向输运，发现了一种有趣的幻数效应：包含有特定数目水分子的钠离子水合物具有异常高的扩散能力，迁移率比其他水合物要高1-2个量级，甚至远高于体相离子的迁移率（图3）。结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟，他们发现这种幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度，而且可以在很大一个温度范围内存在（包括室温）。此外，研究人员还发现这种幻数效应具有一定的普适性，适用于相当一部分盐离子体系。图3 钠离子水合物在NaCl表面输运的幻数效应。a，效果图：包含3个水分子的水合物具有异常强的扩散能力。 b，分子动力学模拟得到的不同离子水合物在225K-300K下1ns时间内扩散的均方位移。 水溶液中的离子输运研究长期以来都是基于连续介质模型，而忽略了离子与水相互作用以及离子水合物和界面相互作用的微观细节。该工作首次建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。该项研究的结果表明，可以通过改变表面晶格的对称性和周期性来控制受限环境或纳米流体中离子的输运，从而达到选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的，这对很多相关的应用领域都具有重要的潜在意义，比如：离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等等。此外，该工作发展的实验技术也首次将水合相互作用的研究精度推向了原子层次，未来有望应用到更多更广泛的水合物体系，开辟全新的研究领域。 该工作得到了Nature三个不同领域审稿人的一致好评和欣赏（Overall, I enjoyed reading this manuscript），认为该工作“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”（The results presented in this manuscript are of immediate interest to the communities dealing with theoretical and applied surface science），“为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径并可以拓展到其他水合体系”（This result may open a venue for controlling diffusion transport on nano-engineered crystal surfaces and it may be also extended to other hydration systems）。

本发明涉及一种建筑物多层地下结构支护施工方法及支护装置，按照如下方法进行，挖掘工作井、安装工作井支护装置、挖掘水平挖掘井、安装水平挖掘井装置，继续向下挖掘工作井、安装对应的工作井支护装置、挖掘水平挖掘井、安装水平挖掘井装置，依次类推从上到下进行工作井和水平挖掘井的挖掘及支护装置的安装，施工方便，能够从上到下进行支护，在挖掘的过程中进行支护装置的安装，进一步提高了低下施工的安全性，减少了低下施工的安全隐患和地面下陷的风险。

本技术属建筑加固新材料领域。建筑加固工程结构胶对于建筑加固市场的需求越来越大，经多年实践经验，长期潜心研究，研制而成新一代系列产品。加固结构胶已用于粘钢加固、植筋锚固、裂缝封闭、碳纤维粘结和石材干挂等完整体系。

项目简介 本成果提出一种微结构全固态大模场光纤。有益效果是：包层采用三个较大的孔有 效的防止光纤弯曲时的光泄露，而利用较小的孔保证直光纤状态时，光纤基模具有低的 束缚损耗，同时又能有效地泄漏高阶模。从而实现了单模、大模场、低弯曲损耗传输的 目的。由于包层仅采用两层孔，且孔周期均相同，结构简单，保证了包层具有较小的尺 寸。在纤芯中引入微结构芯，可以有效地避免模场过于向纤芯朝外一侧的集中，从而使 光纤弯曲时仍具有较大的模场面积，解决了一般大模场光纤即使允许弯曲，也会出现模 场面积减小的问题

由于大尺寸焊接结构尺寸较大、结构复杂，所以其有限元建模过程难度较大，利用计算机编程技术对整个建模过程进行参数化设计，将复杂的结构转化为典型的简单结构，使得整个有限元仿真过程更加简单、效率更高。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 由于大尺寸焊接结构尺寸较大、结构复杂，所以其有限元建模过程难度较大，利用计算机编程技术对整个建模过程进行参数化设计，将复杂的结构转化为典型的简单结构，使得整个有限元仿真过程更加简单、效率更高；同时有限元分析对网格模型的要求高，需要在保证计算精度的前提下保证计算效率，使用网格过渡技术，保证热源影响大的区域使用精细的网格，热源影响小的区域使用较粗的网格，从而达到相同网格条件下更精确地计算结果与更高的计算效率。例如《大型复材工装焊接工艺研究》项目，针对大型复合材料结构件Invar合金模具手工电弧焊焊接工艺进行研究，采用高效建模的手段对研究对象进行模拟分析，降低时间与材料等方面的成本。采用实验与仿真并行，理论分析、实验研究、仿真分析相结合的技术路线开展 Invar 合金试板件手工焊接工艺参数探索。 三、创新点及主要技术指标 创新点：参数化建模，缩短建模周期；采用非均匀过渡性网格以控制计算量，在保证计算精度的前 提下压缩计算量，采用多 CPU 并行计算以提高计算效率。 技术指标：建模效率提高 30%，计算效率提高 30%。 四、知识产权及获奖 论文10余篇，其中典型示例如下： Modeling and simulation of the columnar-to-equiaxed transition during laser melting  deposition of Invar alloy Stochastic Modeling Columnar Dendritic Grain Growth in the Weld Pool of Al-Cu alloy 专利： 基于精准能量分配的激光-电弧复合加工的能量分配系数模型的构建方法 一种焊接过程气孔形成与演变的二维计算机模拟方法