作為國家「211工程」和「985工程」重點建設高校、世界一流大學A類建設高校，大連理工大學以培養精英人才、促進科技進步、傳承優秀文化、引領社會風尚為宗旨，致力於創造、發現、傳授、保存和應用知識。近期，學校在一系列科研領域取得了重要進展。本期帶大家看看這些硬核科研新成果、新發現。
一、極端條件熱物理與能源系統團隊在太陽能界面蒸發研究方面取得新進展
大連理工大學能動學院極端條件熱物理與能源系統團隊在太陽能界面蒸發領域取得進展，其最新研究成果連續發表於ACS Applied Materials & Interfaces。
成果一：利用玉米秸稈開發了一種高效、低成本的蒸發體用於太陽能海水淡化。玉米秸稈不僅是一種低成本的農業廢棄物，它還具有孔隙發達、密度低等特點。其內部具有複雜的多孔結構，可以在高效輸水的同時保持良好的隔熱。這些特點使該蒸發體在一個太陽強度下的蒸汽轉化率達到了86%。該研究成果以Highly Thermally Insulated and Superhydrophilic Corn Straw for Efficient Solar Vapor Generation為題，發表於ACS Appl. Mater. Interfaces。論文第一作者是博士生張昊天，通信作者為李林副教授和唐大偉教授。
基於玉米秸稈的太陽能界面蒸發體結構及工作原理示意圖。
（a）玉米秸稈蒸發體表面形貌及內部微納結構，（b）玉米秸稈熱導率及水輸運能力，（c）玉米秸稈蒸發體的蒸發性能。
成果二：以木材為原料製備了一種超輕的柔性木質氣凝膠蒸發體，用於太陽能海水淡化。該木質氣凝膠具有超阻熱、抗黴變、自排鹽的特性，從而在長期海水淡化過程中能夠實現穩定、高效的蒸發性能。研究成果以Flexible and Mildew-resistant Wood-derived Aerogel for Stable and Efficient Solar Desalination為題，發表於ACS Appl. Mater. Interfaces，論文第一作者是博士生張倩，通信作者為李林副教授和唐大偉教授。
基於木質氣凝膠的太陽能界面蒸發體結構示意圖
天然木材與木質氣凝膠的微觀結構和物理特性，（b）木質氣凝膠蒸發體的光熱轉換性能，（c）木質氣凝膠蒸發體的蒸發性能及耐久性，（d）木質氣凝膠蒸發體的自排鹽特性。二、呂小兵教授團隊在手性聚酯創製領域取得重要進展
近日，大連理工大學呂小兵教授團隊基於多手性雙金屬協同催化實現環氧烷烴高對映選擇性開環的研究思路（ACS Catal. 2019, 9, 1915；JACS 2016, 138, 11493; 2019, 141, 8937），開發出新型多手性雙金屬鋁催化劑，實現了外消旋環氧烷烴與環狀酸酐的動力學拆分共聚反應和內消旋環氧烷烴與環狀酸酐的去對稱化共聚，製備出立構規整性手性聚酯材料，並進一步實現了內消旋環氧烷烴、外消旋環氧烷烴、環狀酸酐的不對稱三元調聚合反應，製備出一系列具有梯度或隨機結構的手性聚酯。就聚合物的熱性質而言，梯度調聚物由於重複單元的比例不同而呈現出由一種結晶形式向另一種結晶形式過渡的趨勢；而隨機聚合物則僅具有一個可調變的混合玻璃化轉變溫度。
相關研究成果成果發表在PNAS 2020, 3 , 202005519上。文章第一作者為大連理工大學博士生李傑（該生在本科期間就在課題組開展相關研究工作，先前已以第一作者在JACS發表兩篇高水平研究論文和在ACS Catal.發表一篇全文，並成功獲德國洪堡博士後資金），通訊作者為呂小兵教授。該工作得到了國家自然科學基金（21690073；21920102006），教育部長江學者與創新團隊發展計劃（IRT-17R14）的支持。
三、盧湖川教授團隊獲得計算機視覺頂級會議CVPR最佳論文提名
近日，在國際計算機視覺頂級會議CVPR（IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition）上，大連理工大學電子信息與電氣工程學部信息與通信工程學院盧湖川教授團隊成果榮獲CVPR2020最佳論文提名。本屆CVPR共接收6656篇投稿，錄用1470篇，錄用率22.09%，其中最佳論文提名26篇，錄用率僅為0.39%。該成果第一作者是大連理工大學信通學院碩士代克楠，指導教師為王棟、李建華、盧湖川。此外，由盧湖川教授領導的IIAU實驗室今年共有8篇論文被CVPR2020錄用，其他指導教師包括張立和、樸永日等。
該論文提出了一個長時更新控制器，由短時跟蹤器、更新控制器、全圖檢測器以及驗證器組成，由短時跟蹤器進行本地跟蹤，目標丟失時，用全圖檢測器檢測候選目標，驗證器判斷，更新控制器控制短時跟蹤器和驗證器的更新。各模塊相對獨立，該方案使得長時跟蹤的性能可以更好地受益於短時跟蹤器，全圖檢測器等發展。
四、李培華教授團隊最新研究成果被領域內國際頂級期刊錄用
大連理工大學電信學部信息與通信工程學院李培華教授課題組在深度學習方面取得重要進展。課題組創新性地提出一種深度卷積神經網絡模型, 在國際標準數據集上取得領先的性能並獲得國際大規模自然物種識別挑戰賽冠軍。所撰寫的論文被計算機視覺和人工智慧領域國際公認的頂級期刊《IEEE模式分析與機器智能會刊》(簡稱IEEE TPAMI)錄用並在線發表,論文題目為「Deep CNNs Meet Global Covariance Pooling: Better Representation and Generalization」。IEEE TPAMI的科學引文索引影響因子為17.73,在2019年穀歌所發布的學術影響力排名中, 位列所有計算機工程、電子工程及人工智慧相關期刊之首。
該論文是在國家自然科學基金61471082和61971086資助下的系列研究成果之一, 其總體研究思路和研究內容為李培華教授團隊提出並完成。論文第一作者王旗龍為實驗室培養的博士研究生, 現任職於天津大學人工智慧學院, 入選博士後創新人才支持計劃(即「博新計劃」)；論文第二作者謝江濤為碩博連讀研究生, 從大二開始進入課題組從事科研工作, 目前已在頂級期刊/會議上發表5篇論文；論文通訊作者為李培華教授, 近年來的研究工作主要發表於計算機視覺/人工智慧的頂級會議CVPR/ICCV/NeurIPS和頂級期刊IEEE TPAMI/TIP等, 主持多項國家級科研項目, 並致力於通過與企業合作將研究成果落地到實際產品中。
五、段春迎教授團對在限域超分子擬酶催化領域取得突破性進展
近日，大連理工大學精細化工國家重點實驗室段春迎教授團隊基於前期工作基礎（J. Am. Chem. Soc.,2019,141, 1270712716;Chem. Commun.,2019,55, 85248527;Angew. Chem. Int. Ed.,2017,56, 86928696;Angew. Chem. Int. Ed.,2017,56, 1528415288），在限域超分子擬酶催化領域取得突破性進展，這一成果近期發表在《自然·通訊》上（A Host–Guest Approach to Combining Enzymatic and Artificial Catalysis for Catalyzing Biomimetic Monooxygenation,Nature Communications,2020,11, 2903），文章第一作者是精細化工國家重點實驗室趙亮副教授和博士研究生蔡俊凱，通訊作者為段春迎教授。
a全酶催化反應策略；b人工酶與天然酶耦合「套娃」式催化反應策略
人工酶與天然酶耦合「套娃」式反應過程示意圖
該成果得到了國家自然科學基金、遼寧省興遼英才計劃、大連市高層次人才創新支持計劃和大連理工大學星海優青基金的大力支持。
六、經濟管理學院夏昊翔教授團隊最新成果發表於《自然·通訊》
大連理工大學經濟管理學院暨大數據與智能決策研究中心夏昊翔教授團隊與德國德勒斯登工業大學Carlo Cannistraci博士團隊近期在《Nature Communications》合作發表題為「Modular gateway-ness connectivity and structural core organization in maritime network science」的研究論文，報告團隊針對國際貨櫃航運網絡結構特徵的研究成果。
全球貨櫃班輪運輸網絡的層級模塊化結構
全球貨櫃班輪運輸網絡的層級模塊化結構
《Nature Communications》是自然斯普林格集團下屬Nature系列期刊中的綜合類子刊，2018年期刊影響因子：11.878，在Web of Science的JCR報告中排名綜合類期刊第五，此前多年僅次於Nature和Science位列第三。本論文工作的總體研究思路由夏昊翔教授團隊提出並實施。Cannistraci博士團隊在對所研究海運網絡的雙曲空間映像分析中起了重要作用。夏昊翔團隊的博士後徐夢俏和博士生潘茜為論文的共同第一作者，Cannistraci團隊的博士後Alessandro Muscoloni為第三作者，徐夢俏、夏昊翔、Cannistraci為論文共同通信作者。本項研究由國家自然科學基金面上項目（編號71871042）、重點項目（71533001）、國家創新群體項目（編號71421001）等項目支持。
七、石川、陳冰冰團隊在錳基催化劑催化脫除VOC & NOx方面取得系列最新進展
近日，大連理工大學化工學院石川、陳冰冰團隊一個月內在ACS catalysis, Applied Catalysis B: Environmental, Catalysis Science and Technology等催化類頂級期刊連發三篇，報導了她們在錳基催化劑催化脫除VOC&NOx方面的最新進展：
1、氧化錳催化劑中不同類型的氧物種對催化氧化苯和甲醛性能的影響
雖然氧化錳在很多氧化反應中都表現出優異的催化性能，但是對其催化作用本質的研究尚存爭議。研究製備了四種晶型的MnO2（包括α-, β-, γ-,和δ-MnO2），標識了不同晶型氧化錳中的三種氧物種：依據Mn與O的鍵合強度，氧物種被區分為弱吸附的表面氧物種，表面晶格氧物種和晶格氧物種。四種晶型的氧化錳中不同氧物種的含量分布不同，通過將某特定氧物種的含量與VOCs氧化反應性能的定量關聯，揭示了不同氧物種的催化氧化作用機制：表面弱鍵合氧物種利於低溫反應（甲醛氧化），表面晶格氧物種可促進中溫反應（苯氧化）的進行。通過此研究加深了氧化錳中氧物種與VOCs氧化反應性能間構效關係的認識，可進一步指導催化劑改性，實現對不同VOCs汙染物高效低溫氧化催化劑的精準設計。相關工作以「Investigation into the Catalytic Roles of Various Oxygen Species over Different Crystal Phases of MnO2 for C6H6 and HCHO Oxidation」為題發表在Acs Catal 10 (2020) 6176-6187 （https://dx.doi. org/10.1021/ acscatal. 0c00459）。
2、鹼金屬改性的CoMn氧化物用於低溫脫除甲醛的研究
另外，從提升非貴金屬氧化物催化劑低溫甲醛催化活性角度出發，建立了鹼金屬改性鈷錳氧化物體系。鹼金屬Na和K摻雜改性後的CoMn氧化物的甲醛氧化活性大幅提升，能夠在反應氣氛為80ppm HCHO/21%O2/H2O（RH=50%）/N2，60℃和高空速(60,000h–1)條件下，將甲醛完全氧化為二氧化碳和水，且室溫條件下的轉化率高達23%，是目前非貴金屬氧化物用於甲醛氧化反應活性最高的催化劑之一。根據表徵結果可知，鹼金屬K的摻雜的主要作用是：1）使催化劑表面產生更多活性氧物種，因為催化氧化甲醛性能與表面活性氧物種的含量直接相關。2）K的存在能夠促進H2O解離為OH物種，為甲醛氧化提供另一條反應途徑。表面OH物種是提升HCHO氧化活性的關鍵因素，水的存在主要調變了CoMnK催化劑上低溫甲醛氧化反應路徑並降低了甲醛氧化反應活化能。相關工作以「New insights into alkaline metal modified CoMn-oxide catalysts for formaldehyde oxidation at low temperatures」為題發表在Appl. Catal., A 596 (2020) 117512 （https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117512），Catal Sci Technol （https://doi.org/10.1039/D0CY00857E）。
3、氧化錳催化劑中不同類型的氧物種對催化氧化苯和甲醛性能的影響
在上述研究基礎上，團隊製備了二維CoMn片狀複合氧化物，用於低溫氨選擇催化還原氮氧化物反應（NH3-SCR）。具有片狀形貌的催化劑與傳統的CoMn氧化物顆粒相比，活性大幅提升，其中250℃焙燒的CoMn氧化物具有優異的低溫活性，在60℃即可達到90%以上的氮氧化物轉化率，即使氣氛中含有SO2時，仍能在300℃反應8小時後保持90%的氮氧化物消除效率，是目前用於低溫氨選擇催化還原氮氧化物反應活性較高的催化劑之一。將活性與結構表徵關聯，揭示了CoMn片狀氧化物的作用機制：該催化劑表面存在豐富的路易斯酸中心，同時具有優異的氧化還原能力，這樣的結構有利於反應物NH3在催化劑表面的吸附及部分氧化，極易與NO形成活潑的反應中間物種，在較低溫度即可分解生成氮氣。在此過程中，氣相氧氣的作用是將催化劑再生，完成氧化還原的循環，保證反應的繼續進行。相關工作以「Insights into the structure-activity relationships of highly efficient CoMn oxides for the low temperature NH3-SCR of NOx」為題發表在Appl. Catal. B: Environ. 596 (2020) 117512 （https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119215）。
上述工作得到了國家重點研發計劃「變革性技術關鍵科學問題專項」子課題（2017YFA0700103）、國家重點基金（21932002）、國家自然科學基金項目（21872014，21707015，21577013）、中央高校基本科研業務費（DUT19LK04）、遼寧省自然基金指導計劃（2019-ZD-0023）的資助。上述文章的第一作者分別為化工學院的陳冰冰博士，博士生趙琦，研究生王芷卉。
八、環境領域國際權威期刊發表大連理工大學環境學院李雪花老師最新成果
大連理工大學環境學院李雪花副教授團隊與蘇州大學李瑞賓教授團隊合作在國際環境健康領域權威期刊《Environmental Health Perspectives》上發表了題為「Quantitative structure-activity relationship models for predicting inflammatory potential of metal oxide nanoparticles」(納米金屬氧化物誘導炎症效應的定量結構-效應關係模型)的研究論文(DOI:10.1289/EHP6508)。該研究首次構建了機器學習模型，實現了對納米材料造成肺部炎症效應的預測。不僅為納米材料風險評價提供了重要的工具，還拓展了對納米材料炎症效應機理的認識。
該研究的內容及技術路線
納米金屬氧化物造成肺部炎症的機理
《Environmental Health Perspectives》是環境健康領域國際權威期刊。經Web of Science檢索，該刊2019年共發表論文174篇，其中第一完成單位在中國的論文共有15篇。這項工作為納米材料的毒性篩查和安全性設計提供了工具，也為未來實現以計算模擬替代大規模動物實驗提供了可能性。該工作得到國家自然科學基金(21777019, 21477016, 31671032)和科技部國際合作重點項目(2018YFE0120400)的資助。第一作者：黃楊(博士生，大連理工大學環境學院)，通訊作者：李雪花(大連理工大學環境學院)，李瑞賓(蘇州大學放射醫學與防護學院)。
國際環境領域權威期刊發表大連理工大學環境學院科研成果日前，大連理工大學環境學院謝宏彬教授團隊在國際環境領域權威期刊《Environmental Science & Technology》上發表了題為「Formation of Low-Volatile Products and Unexpected High Formaldehyde Yield from the Atmospheric Oxidation of Methylsiloxanes」（甲基矽氧烷大氣轉化導致低揮發性物種及高產率甲醛的形成）的研究論文(DOI: 10.1021/acs.est.0c01090)。該研究發現一種新的過氧自由基自氧化機制，闡明甲基矽氧烷大氣轉化會生成甲醛，增加其釋放的環境風險。該研究不僅拓展了對大氣過氧自由基化學的理解，還為甲基矽氧烷環境行為模擬和風險評估提供了重要的基礎數據。
該研究得到了國家自然科學基金、遼寧省興遼計劃拔尖人才項目、中央高校基本科研業務費的資助。
十、姜曉濱教授團隊在多級膜溶析結晶的傳質過程模擬及醫藥結晶連續調控研究取得進展
近日，姜曉濱教授團隊基於經典膜滲透傳質模型和液膜更新理論（圖1），對MAAC的液膜構建和調節過程進行準確的計算機流體力學（CFD）模擬，並基於模擬結果開發多級溶析結晶裝備，實現醫藥結晶的連續調控和過程強化（Industrial & Engineering Chemistry Research, 2020, 59, 10160-10171）。
多級膜溶析結晶（Multi-MAAC）過程流程圖（上）及 原理示意圖（下）
CFD數值模擬結果：（a）膜表面外任意點的溶析劑濃度隨時間變化；（b）沿中空纖維膜縱向（膜組件入口到出口）的溶析劑濃度分布；（c）中空纖維膜徑向溶析劑濃度分布雲圖；（d）沿徑向的溶析劑濃度分布；（e）沿徑向的過飽和度分布；（f）液膜層模擬厚度對比。
以上相關成果發表在化工領域權威期刊Industrial & Engineering Chemistry Research，獲得美國授權發明專利1項（US10675557）。論文第一作者為碩士生李津，通訊作者為姜曉濱教授。該研究得到了國家自然科學基金（21676043, 21527812）、科技部重點領域創新團隊項目（2016RA4053）、大連理工大學科研創新團隊專題（DUT19TD33）支持。
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