项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。

本发明提供了花生维生素E合成相关基因AhPK及其在提高植物维生素E含量和耐盐性中的应用，将该AhPK基因在花生中超量表达后，得到生育酚含量和活性最高的α生育酚含量显著提高的转基因植株。实验证明，将本发明的AhPK基因超量表达可显著提高花生叶片的维生素E含量，且可明显增强转基因花生种子的耐盐性。本发明的蛋白及其编码基因对于植物维生素E合成机制的研究，以及提高植物的维生素E含量、活性和植株的抗逆性具有重要的理论及实际意义，应用前景广阔。

1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。

河海大学海洋学院王喜冬教授团队在海盆-跨海盆尺度海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理、盐度障碍层变化机理及其对海气相互作用的影响、卫星海洋遥感数据重构海洋三维温盐场等研究方面取得新进展。 热带气旋强度尤其是迅速强化的预报是限制热带气旋预报水平的一个瓶颈，是热带气旋预报中面临的最具挑战的难题之一，课题组研究生开展了海盆-跨海盆尺度的海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理研究。基于观测和数值模拟试验，发现冬季ENSO通过影响沃克环流和罗斯贝波列的传播调制次年夏季北大西洋大气海洋热力和动力环境，进而影响北大西洋热带气旋的数量和强度等。该研究成果强调了赤道东太平洋冬季海温异常季节持续性效应对北大西洋热带气旋活动的重要性，为提高热带气旋气候预测能力提供了新的思路（Quan等，2019）；同时，也发现在夏季风后的孟加拉湾，与ENSO相关的赤道东太平洋的海温异常诱导了沃克环流和罗斯贝波列的变异，导致北印度洋热带和热带外的大气和海洋状态形成偶极子状异常结构，继而诱导了热带气旋生成位置的南北振荡，伴随热带气旋生成位置的变化，热带气旋的强度也随之发生显著的变化（Fan等，2019）。 印太暖池是引起全球气候变化最为敏感的海域之一，大量的降雨在印太暖池近表层形成强的盐度层结，诱导障碍层的发生，从而影响海气相互作用，深入研究印太暖池盐度障碍层变异规律及其控制机理对提高极端天气和气候事件的预测水平具有重要的科学意义。课题组成员提出了控制孟加拉湾障碍层年代际变化的机制，发现PDO通过影响沃克环流的年代际变化间接地调控孟加拉湾障碍层的年代际变化，而赤道印度洋罗斯贝波和孟加拉湾沿岸开尔文波在年代际尺度上对障碍层的变异影响较小；动力学分析显示，淡水通量引起的卷挟和平流过程主导了孟加拉湾北部海域障碍层的年代际变化，而淡水通量和海表热通量诱导的卷挟过程主导了孟加拉湾南部海域障碍层的年代际变化（Pang等，2019）。另外，还发现孟加拉湾北部深厚的障碍层对近二十年季风后孟加拉湾热带强化率的变化有重要影响，显著地促进了强化率的增加，这主要是因为近二十年热带气旋轨迹向东北方向发生了偏移，孟加拉湾北部深厚的障碍层限制了热带气旋诱导的海面冷却，进而促进了热带气旋的强化（Fan等，2020）。 卫星遥感可以提供高时空分辨率的海表观测数据，特别是微波遥感即使在热带气旋期间也能获得大量的观测数据。然而，卫星观测资料只能提供海洋表层信息，如何有效地同化卫星遥感资料从而获得上层海洋热盐结构是海洋数据同化领域中亟需解决的前沿难题。课题组根据不同海区的动力学特征，基于表面强迫准地转理论，从动力映射角度建立了海洋表层与次表层之间的关系模型，该技术可利用实时的卫观测海表温度、海表盐度和海面高度资料，快速地估计三维温度、盐度、密度和流速等海洋状态（Chen等，2020）。

本发明提供了一种AMF+DSE组合菌剂及其在制备促进黄瓜生长与抗根结线虫的制剂中的应用，本发明设置不同的AMF+DSE组合对黄瓜进行接种试验，分析了不同AMF+DSE组合的侵染率、丛枝着生率、丛枝类型等对黄瓜生长发育及其根结线虫病害的影响。通过试验结果确定最佳的抗南方根结线虫的AMF+DSE组合为G.m+S.a+A.l+Ph.l，此组合处理的株高、茎粗、地上部干重、根系干重和单株产量最高、而病情指数最低，该最佳组合菌剂具有促进黄瓜生长与提高黄瓜植株抗根结线虫的功效，本发明为进一步探索AMF和DSE的相互作用与机制提供了依据、奠定了基础。