本网讯 11月27日,自治区科学技术奖励大会在呼和浩特召开,表彰为全区科技进步和高质量发展作出突出贡献的科技工作者和科研团队。会上宣读了《内蒙古自治区人民政府关于2024年度自治区科学技术奖励的决定》,我校扎其劳、詹传郎、焦燕科研团队牵头的3项科技成果荣获2024年度自治区科学技术奖,并获大会表彰。
扎其劳教授团队牵头的《非线性波的传播特征及其理论研究》荣获自然科学一等奖,詹传郎教授团队和焦燕教授团队牵头的《寡聚非富勒烯受体材料的合成及光伏性能研究》《面向双碳战略沿黄流域盐碱土壤生态系统减排增汇潜力评估与调控机制》荣获自然科学二等奖。
自然科学一等奖:非线性波的传播特征及其理论研究
波动现象在自然界中普遍存在,且在实际介质中往往表现为非线性特征,此时经典线性波动理论中的叠加原理不再适用,迫切需要发展新的数学方法与理论框架加以刻画与求解。非线性波的传播规律与相互作用机理研究,涉及数学、物理、海洋科学等多学科交叉,是理解复杂非线性过程、解决工程与自然环境中相关应用问题的关键科学基础。
本项目在国家自然科学基金等多项课题的持续支持下,历时13年,围绕非线性波动方程的可积结构、精确解构造及其传播特征,取得了一系列具有原创性的理论成果,主要创新点包括:
一是创建非线性系统的有效求解方法。项目提出了分阶多项式符号计算方法与广义达布(Darboux)变换相结合的新思路,建立了适用于一类非线性可积系统的系统化求解技术路线。基于该方法,系统研究了复短脉冲方程及其二分量扩展模型,揭示了光滑孤子、尖峰孤子、环状孤子等典型非线性波在该类系统中的传播速度规律及演化特征,刻画了二分量短脉冲系统中环状孤子的传播动力学性质。
二是发现并拓展新的可积系统。项目在可积系统理论研究中发现了新的可积方程——mKdV₆方程,丰富了KdV型与mKdV型方程族,拓展了可积系统家族的版图。围绕该方程及相关模型,项目深入分析了其Lax对、守恒律、孤子解等可积结构特征,为进一步研究非线性波方程的分类与统一刻画提供了新范例。
三是建立无穷序列解与辅助方程的通用构造途径。项目提出并发展了基于辅助方程法与无穷序列解构造的通用方法,构造了多类非线性波动方程的精确解族,系统探讨了这些方程的可积性、解的稳定性及波形结构。该方法为广泛非线性方程的求解提供了一种具有推广价值的数学途径。
本项目相关成果中关于孤波、怪波等典型非线性波的理论,对通信信号传播、生物信号处理等领域具有重要参考价值,在复杂信号分析与非线性信息传输机制理解方面具有潜在应用前景。项目系统构建了基于可积系统框架的非线性波动求解与分析路径,有力支撑了本校数学学科博士学位授权点的获批及自治区一流拔尖学科的培育建设,显著提升了学科的学术影响力和知名度。上述研究成果对教育部重点实验室和内蒙古应用数学中心的建设、创新团队培育以及拔尖创新人才培养具有重要的现实意义和长远的战略价值。
自然科学二等奖:寡聚非富勒烯受体材料的合成及光伏性能研究
有机太阳能电池是一类能够将太阳能高效转化为电能的新型能源技术,其三十余年的发展历程中,高效率有机光伏材料的分子设计与多元组分光活性层体系的构建始终是该领域的核心科学问题。本项目历经10余年的系统研究,在非富勒烯受体材料设计及多元共混光活性层构筑方面取得了一系列具有原创性的研究进展,形成了较为完整的材料体系与理论认识。
项目的主要创新点包括:
一是发展高效苝二酰亚胺非富勒烯受体材料。提出并实现了“扭曲构型二聚苝二酰亚胺分子”的设计思想,通过在分子骨架中引入扭曲构型,构建了一类新型二聚苝二酰亚胺非富勒烯受体材料,有效优化了分子能级匹配与形貌调控,显著提升了有机太阳能电池的光电转换效率。
二是拓展高性能三元共混光活性层材料体系。提出了面向提高电池开路电压的三元共混策略及相应材料设计原则,构建了一类以具有较高最低未占据分子轨道能级(LUMO)的非富勒烯或富勒烯为客受体,或者以具有较低最高占据分子轨道能级(HOMO)的聚合物为客给体的三元共混体系。系统揭示了该策略在协同提升器件开路电压、填充因子乃至短路电流方面的作用机理。
三是提出并建立四元共混材料体系新策略。在三元体系的基础上,进一步提出可同时提升开路电压与器件光谱利用能力的四元共混思路,发展出一类在主给受体体系外引入二元客受体,或客给体与客受体组合的四元共混材料体系。该策略在提升开路电压和填充因子的同时,有效增强了电池对短波段太阳光子的吸收与利用,从而实现短路电流的同步提升。
总体而言,本项目发展出一类高效寡聚非富勒烯受体材料及可显著提高开路电压的多元共混光活性层材料体系,提出了具有普适性的分子设计原则与共混策略,为有机太阳能电池高效率化和材料体系创新提供了重要理论基础和技术路径,对推动有机光伏器件的性能提升和产业化应用具有重要意义。
自然科学二等奖:面向双碳战略沿黄流域盐碱土壤生态系统减排增汇潜力评估与调控机制
内蒙古是我国北方重要的生态安全屏障,其沿黄流域的绿色发展对国家碳达峰、碳中和战略具有关键支撑作用。沿黄流域盐碱土壤的修复和高效利用,不仅关系粮食安全和生态环境改善,也是实现农业领域减排增汇目标的重要着力点。
本项目围绕黄河流域盐碱土壤生态系统,系统开展了碳吸收与排放规律、时空分布特征及其固碳减排增汇机理等关键科学问题研究,全面摸清了区域盐碱土壤增汇减排的资源“家底”。在此基础上,构建了沿黄流域盐碱土壤生态系统减排增汇潜力评估框架,揭示了不同利用方式和管理措施下盐碱土壤碳源/碳汇功能的演变特征。
项目面向国家“双碳”战略需求,筛选形成了兼顾粮食产能提升与温室效应减缓的盐碱土壤最优农业管理技术模式,在干旱、半干旱区及设施农业系统中实现了盐碱土改良与固碳减排的协同增效。研究结果表明,该技术模式在提高盐碱地土壤质量、提升作物产量、增强土壤碳汇功能、降低温室气体排放等方面具有显著效果,具备在沿黄流域乃至类似生态区广泛推广应用的前景。本项目为沿黄流域盐碱土壤综合治理和生态系统功能提升提供了系统的理论支撑与可操作的技术路径,对推动盐碱地绿色高效利用、支撑农业领域碳中和与区域可持续发展具有重要示范意义。
来源:科学技术处
编辑:刘燕荣 初审:刘燕荣 复审:云桦 终审:王志强