近日，2023年度上海市科学技术奖评选结果出炉，华理16项项目获奖，其中一等奖5项、二等奖10、青年科技杰出贡献奖1项。中国新闻网、上观新闻、科学网、科技日报、《新民晚报》、东方网、上海科技报等媒体进行了原发报道10余篇。本篇选取了部分报道予以转载。
【中国新闻网】上海科研团队揭秘“保温杯”淡化海水的奥秘
中新网上海10月23日电 (房树芬 许婧)在李安导演的电影《少年派的奇幻漂流》中，少年在茫茫大海中生存面临的最大挑战是获取淡水。试想一下，如果他拥有一个小型手持装置，能够快速从海水中提取淡水，他的生存概率将大大增加。
在23日出炉的2023年度上海市科学技术奖评选结果中，华东理工大学物理学院方海平教授团队的项目“固液微观界面动力学性质的理论研究及其应用”获上海市自然科学一等奖。该项目有一项落地成果——一款便携式海水淡化器，外型和尺寸类似保温杯的它，重量不到1公斤，可为落海者提供超过一周的淡水。
这个“保温杯”淡化海水的奥秘是什么呢？原理很简单——它内部采用了特殊的氧化石墨烯膜，能够有效阻挡并过滤盐离子，同时允许水分子通过。
众所周知，石墨烯是由碳原子组成的蜂窝状平面薄膜，其独特的二维结构使它在能源、材料等领域展现出巨大的应用潜力。国际上普遍希望利用石墨烯的二维特性来构筑高性能的分离膜，以解决污水处理和海水淡化等领域的核心技术难题。
然而，这一目标的实现要求将石墨烯的层间距控制在十分之一纳米的精度，这无疑是一个极具挑战性的课题。长期以来专注于水研究的方海平于2008年开始接受这个挑战。
化学家们很早就发现，石墨烯的蜂窝状结构具有一种特殊的电子行为，称为π电子。π电子能够与钠离子等阳离子产生强烈的相互作用，形成离子-π作用。然而，由于水合离子的存在，这种作用在水溶液中通常会被忽视。
方海平团队基于统计物理理论，认识到离子-π作用在水溶液中的重要性，并结合量子力学计算，开发了相应的计算软件，提出要利用离子精确控制石墨烯膜的层间距，以实现离子筛分和海水淡化。据了解，实验成功验证了这一理论预言，相关论文已在Nature上发表。
基于离子控制石墨烯膜的基础研究，团队成功研发出一款实用化的石墨烯复合海水淡化膜。根据装机实测的结果，该膜的水通量约为美国陶氏海水淡化膜水通量的15倍，是目前最先进的实用化海水淡化膜之一。此外，团队还制造出“保温杯”大小的便携式海水淡化器，该成果已入选上海市绿色技术目录。
除了为海水淡化提供理论支撑之外，方海平教授团队的另一个重要成果是，他们在石墨烯表面还观察到了一氯化钙二维晶体。
这些一氯化钙二维晶体展现出非常独特的性质，不仅具备导电性，还具有室温铁磁性。更为罕见的是，它们同时具备压电性质和金属性质——这些特性预示着，在晶体管、磁性装置、导电电极等研发以及在储氢、催化剂等方面的应用上，它们都将大有用武之地。
对“水滴在水层上”的奇异现象进行理论预言，也是方海平获奖项目的重要成果。
研究团队设计出带极化电荷的固体平面作为一般表面的模型，其中，晶格常数和电荷大小都可以调控，这样，在表面上晶格和电荷的诱导下，水分子会形成有序结构，在这层结构上，水分子不再铺展开，而是形成水滴，呈现“水滴在水层上”的现象。
2009年研究论文发表后，该预言很快获得国内外多个课题组的验证，研究人员在金属、矿物、氧化物等10多种材料表面都发现了类似现象，表明该现象在自然界中普遍存在。这个进展，有望为发展既不沾污又减阻的材料提出新的设计思路，例如在船舶表面防污涂层、医用血管支架等领域的应用。
“多年来，我们的工作主要是运用理论物理方法，结合统计物理分析和分子动力学模拟，研究水在表面、细通道内和响应体系中离子对其行为的影响，获得了一些普遍规律，相信也还有更多的规律等待我们一起去发现，并深入应用。”方海平说。(完)
【上观新闻】石墨烯杯子淡化海水，鲁滨逊、少年派不愁了，获奖大户囊括15项上海科技大奖
从《少年派的奇幻漂流》到《鲁滨孙漂流记》，人在孤岛不毛之地尤其是茫茫大海上，面临最大的生存挑战便是如何获取淡水。试想一下，如果他拥有一个小型手持装置，只有杯子大小，就能快速从海水中提取大量淡水，生存概率将大大增加。
23日在沪颁授的上海市自然科学一等奖获奖项目，就可以让少年派、鲁滨孙等不再愁。华东理工大学物理学院方海平教授团队“固液微观界面动力学性质的理论研究及其应用”已有一项落地成果——这一款便携式的海水淡化器，其外形和尺寸类似保温杯，重量还不到1公斤，就可为落海者提供超过一周的淡水。
据悉，这也是华理作为牵头单位项目获得的5项一等奖、10项二等奖之一，总计15项大奖成果让他们成为2023年度上海市科学技术奖大会的获奖大户。
【装机实测水通量达陶氏海水淡化膜15倍】
那么，“杯子淡化海水”的奥秘是什么？其实，原理很简单——它内部采用了特殊的氧化石墨烯膜，能够有效阻挡并过滤盐离子，同时允许水分子通过。
众所周知，石墨烯是由碳原子组成的蜂窝状平面薄膜，其独特的二维结构使其在能源、材料等领域展现出巨大的应用潜力。国际上普遍希望利用石墨烯的二维特性来构筑高性能的分离膜，以解决污水处理和海水淡化等领域的核心技术难题。
然而，这一目标的实现要求将石墨烯的“层间距”控制在十分之一纳米的精度，这无疑是一个极具挑战性的课题。长期以来，专注于水研究的方海平教授从2008年开始接受这项挑战。
化学家们早就发现，石墨烯的蜂窝状结构具有一种特殊的电子行为，这被称为π电子。π电子能够与钠离子等阳离子产生强烈的相互作用，形成“离子-π”作用。然而，由于水合离子的存在，这种作用在水溶液中通常会被忽视。
方海平团队基于统计物理理论，认识到离子-π作用在水溶液中的重要性，并结合量子力学计算，开发了相应的计算软件，提出应当利用离子精确控制石墨烯膜的层间距，以实现离子筛分和海水淡化。
令人兴奋的是，他们的实验成功验证了这一理论预言。解放日报·上观新闻记者了解到，相关论文已在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）上发表。
基于离子控制石墨烯膜的基础研究，团队成功研发出一款实用化的石墨烯复合海水淡化膜。根据装机实测的结果，这种膜的水通量约为美国陶氏海水淡化膜水通量的15倍，是目前最先进的实用化海水淡化膜之一。此外，团队研制出“保温杯”大小的便携式海水淡化器，成果已入选上海市绿色技术目录。
【新发现罕见特性，反传统理论预言】
不止于为海水淡化提供理论支撑，方海平教授团队的另一个重要成果，在于他们在石墨烯表面观察到了一氯化钙的二维晶体。
“这个发现颠覆了传统观念，因为人们通常认为，钙是二价的，它的化合物必然是二氯化钙，因此不可能具有铁磁性，并且是绝缘的。”方海平说。
实际上，这些一氯化钙二维晶体展现出非常独特的性质，不仅具备导电性，还具有室温下的铁磁性。更为罕见的是，它们同时具备压电性质和金属性质——这些特性预示着，在晶体管、磁性装置、导电电极等研发领域，以及在储氢、催化剂等方面的应用上，它们都会大有用武之地。
对“水滴在水层上”的奇异现象进行理论预言，也是方海平获奖项目的重要成果。人们日常所见的，是水滴在落入水面后，会很快扩散开并融入水体中。然而，针对“常温下水总是完全浸润于水”的传统观点，方海平团队提出了一个反传统的理论预言。
研究团队设计出带极化电荷的固体平面，作为一般表面的模型。其中，晶格常数和电荷大小都可以接受调控。这样一来，在表面上晶格和电荷的诱导下，水分子会形成有序结构。在这层结构上，水分子不再铺展开，而是形成水滴，呈现“水滴在水层上”的现象。研究论文于2009年首次发表后，这一预言很快获得国内外多个课题组的验证，研究人员在金属、矿物、氧化物等10多种材料表面都发现了类似现象，表明该现象在自然界中普遍存在。
据介绍，这项进展有望为发展既不易沾污又能减阻的材料提出新的设计思路，例如应用于船舶表面防污涂层、医用血管支架等领域。“多年来，我们的工作主要是运用理论物理方法，结合统计物理分析和分子动力学模拟，研究在表面、细通道内和响应体系中的离子对水的行为影响，获得了一些普遍规律，相信还有更多的规律等待我们一起去发现，并深入应用。”方海平说。
解放日报·上观新闻记者了解到，华理此次获得上海科技奖励的项目，有三分之二为自然科学奖类别，其中包括化学学院马骧教授领衔的“组装诱导纯有机室温磷光”项目等一等奖2项，还有材料学院侯宇教授领衔的“新型太阳能电池的关键材料设计及性能调控机制研究”项目等二等奖8项。从基础研究到应用研究，“企业行业出题、校企共答、市场阅卷”，多个获奖项目聚焦“大安全”“大健康”两大领域，聚焦新能源、新材料“两新”特色，培育新质生产力并为发展新质生产力带来高水平转化。
《新民晚报》排列组装特定分子 调控功能材料发光
自然科学奖一等奖
“组装诱导纯有机室温磷光”
乐高玩具之所以备受欢迎，是因为它可以通过不同的积木组合来构建新的模型。同样地，巧妙地控制发光分子组合，也能让它们在特定的排列下发出高效或特异性的光。那么，将“发光分子”进行精准组装，又会迸发出怎样的火花？
“发光分子”的组装策略是基于非共价弱作用来实现的，就像通过外力推拉就能改变乐高积木的组合一样，人们也可以通过调控分子间的作用力，实现体系发光性能的精细调控，从而构建面向实际应用场景的发光可调控的智能材料和产品。
“将特定的发光分子进行特定的排列或组装，来增强或实现其在室温下的磷光发射的策略。”这便是华东理工大学化学与分子工程学院马骧教授团队提出的原创性科学理念——“组装诱导发光（Assembling-Induced Emission）”。
令人欣喜的是，通过“组装诱导发光”策略，团队成功构建了一系列高性能的纯有机室温磷光材料。这一突破性的研究成果，不仅对功能染料、有机光电功能材料、光化学和超分子化学领域有重要的科学意义和学术研究价值，更在产品开发方面展现出巨大的应用潜力。
在生物医学成像领域，团队开发的材料可以作为细胞标记和成像的新型工具，有助于提高成像的灵敏度和分辨率。在传感领域，团队开发的材料可以用于开发新型的化学和生物传感器，对于环境监测、食品安全和医疗检测等领域具有重要应用。在防伪领域，团队开发的高效室温磷光材料可以用来制造难以伪造的安全标识，对于货币、证件和高价值商品的防伪具有重要价值。该项目的研究成果已经成功转化为一系列具有自主知识产权的染料和产品体系，通过采用资源丰富的传统染料，并运用巧妙且通用的发光调控和材料构建策略，项目团队实现了产品开发、宏量制备和绿色制造。
“组装诱导发光”策略究竟有何神奇之处？为何要拓展传统染料新的发光性能并开发出高值化的“新东西”呢？
研发人员告诉记者，在发光材料的研究中，传统的无机物或金属有机室温磷光体系存在价格昂贵、毒性大、加工性差等缺点，而晶态堆积虽能实现部分有机体系的室温磷光发射，但无法满足应用环境、重复性和加工性等实用要求。因此，亟待构建非晶态的高效室温磷光功能染料产品，同时满足成本低、易规模化制备等需求。
瞄准世界科技前沿，围绕有机功能染料的发光性能调控、构建高效纯有机室温磷光功能体系这一科学问题，马骧团队开展了系统的应用基础研究，将功能染料产品工程、超分子化学和光化学有机结合起来，原创性地提出了“组装诱导发光”的新机制与新策略。团队采用的非共价作用组装策略和分子工程理念，精细调控能级及其能量转移过程，成功且巧妙地实现了对系列功能染料室温磷光效率的有效调控，丰富了常规染料分子所不具有的发光性能，拓展了传统染料新的功能性应用。
在分子结构与发光性能的探索之路上，研发团队攀登不止。“未来，团队将聚焦如何通过分子结构的调整和组装方式的变化来拓宽磷光颜色范围，如何将室温磷光材料与其他功能材料集成，开发具有多种功能的复合材料，并探索这些发光材料在新兴领域的应用。”马骧教授说。
【科学网】数字赋能水泥生产，解锁“双碳”密码
近年来，在“双碳”目标的引领下，水泥企业加快智能化转型升级步伐，自动控制、在线监测、智慧管理正逐步改变传统水泥企业的生产模式。
芜湖海螺水泥有限公司（以下简称芜湖海螺）的水泥产品已广泛应用在高层楼宇、铁路场站、桥梁涵洞等众多建筑项目。走进办公楼大厅，就可以看到电子屏幕上的生产经营、安全环保、能耗管理等数据。
芜湖海螺所使用的，正是中国工程院院士、华东理工大学教授钱锋团队联合西安建筑科技大学、浙江大学、安徽海螺集团等单位的研发人员合力打造的“数字化智能工厂”。
10月23日，2023年度上海市科学技术奖公布，由钱锋领衔的“大型水泥生产过程智能控制与优化运行关键技术及工业应用”项目获上海市科技进步奖一等奖。
针对粉料制备以及物料烧成两大关键环节，研究团队提出了水泥生产过程智能优化调控系统解决方案，研发了水泥生产智能优化控制系统，集成运行信息智能感知、动态特征建模、智能运行控制等核心功能，通过深度融合过程机理与大数据技术，获得粉磨与烧成过程最优控制参数，保证水泥生产连续、稳定地运行，提升了资源、能源利用率，降低了污染物及碳排放。
同时，团队研发了水泥生产过程全流程数字孪生系统、智能控制与优化工业软件、工业大数据平台和智能管控系统，实现了全流程运行工况的实时感知与“风、煤、料”的智能调控，可有效避免传统方法因时滞因素对优化调控带来的影响。
“项目创新了全流程智能混合建模技术，突破多场耦合、多相共存生产过程复杂运行特性的表征难点，研发了磨窑一体协同优化调控技术，突破多约束、大时滞、强耦合生产过程调控系统长周期在线投用难点，提出了设备全生命周期健康诊断与质量管控等技术，突破水泥生产过程信息孤岛造成的工业大数据深度应用难点。”华东理工大学信息科学与工程学院院长钟伟民介绍。
围绕碳达峰、碳中和国家战略，项目团队将进一步聚焦源头减碳和过程降碳技术，以高端化、智能化、绿色化新要求为突破口，融合绿色低碳生产工艺和新一代信息技术，研发水泥制造过程能量优化与资源优化配置技术，持续探索解锁“双碳”密码新路径。
【东方网】石墨烯“保温杯”淡化海水、破解氨糖生产技术难题……华东理工大学斩获15项上海科学技术奖
东方网记者朱雯10月24日报道：10月23日，2023年度上海市科技大会暨科学技术奖励大会举行，华东理工大学再次成为获奖大户，共有15项成果获得表彰。所获奖项中，华理作为牵头单位的项目获得一等奖5项、二等奖10项。
基础研究新突破，石墨烯材料变身淡化海水“保温杯”
基础研究的突破和创新，为改造提升传统产业、培育壮大新兴产业、孕育发展未来产业提供了创新支撑。华理此次获得上海科技奖励的项目，就有三分之二为自然科学奖类别，其中2项一等奖、8项二等奖。
长期专注于水研究的物理学院方海平教授此次领衔项目“固液微观界面动力学性质的理论研究及其应用”获得上海自然科学一等奖。团队基于离子精确控制石墨烯膜层间距的基础研究，成功研发出一款实用化的石墨烯复合海水淡化膜，造出“保温杯”大小的便携式海水淡化器，可以作为救生设备，为入海者提供7天的淡水。此外，团队还在石墨烯表面观察到了一氯化钙二维晶体——未来，在晶体管、磁性装置、导电电极等研发以及在储氢、催化剂等方面的应用上，它们都将大有用武之地。基础研究新突破，石墨烯材料变身淡化海水“保温杯”
对“水滴在水层上”的奇异现象进行理论预言，也是该获奖项目的重要成果。这一进展有望为发展既不沾污又减阻的材料提出新的设计思路，例如在船舶表面防污涂层、医用血管支架等领域的应用。
校企合作破解氨糖生产难题，为6亿骨关节炎患者带来福音
“企业行业出题、校企共答、市场阅卷”，华理此次获奖的多个项目，聚焦“大安全”“大健康”领域，为发展新质生产力提供高水平转化服务。
氨糖全球市场达百亿美元，我国产能占全球90%，但却存在着传统工艺生产效率与产品品质低、绿色化水平低等挑战，需要解决菌种合成效率不高、痕量关键杂质难以去除等技术瓶颈。
针对这些问题，华东理工大学生物工程学院赵黎明教授领衔的项目“氨基葡萄糖全生物法高效绿色制造关键技术及产业化应用”，提出了全生物法制备氨糖的绿色技术路线，突破了氨糖传统生产中的技术难题。
迄今，该项目授权发明专利27件，发表论文44篇，制定标准5件，并在6家企业实施了产业化应用，建成了万吨级氨糖绿色制造生产线，产品国内外市场占有率均居全球第一，为应用企业创造了巨大的经济效益，为全球近6亿骨关节炎患者带来福音。
信息技术赋能传统水泥业，助力企业打造智能工厂
加快推进技术创新和数字化转型,是驱动新质生产力发展“双引擎”。2023上海市科技奖励大会上，信息学院获奖项目数量占全校的三分之一，为数字化赋能产业转型升级增加助力。
水泥工业是制造业绿色低碳发展的主战场，由信息学院钟伟民教授领衔的上海市科技进步一等奖项目“大型水泥生产过程智能控制与优化运行关键技术及工业应用”，针对粉料制备以及物料烧成两大关键环节，提出了水泥生产过程智能优化调控系统解决方案，助力水泥企业打造“数字化智能工厂”。
自动控制、在线监测、智慧管理，智能化转型升级使传统水泥企业的生产模式逐步发生改变。未来，团队还将以高端化、智能化、绿色化新要求为突破口，融合绿色低碳生产工艺和新一代信息技术，研发水泥制造过程能量优化与资源优化配置技术，持续探索解锁“双碳”密码新路径。