科研成果

1

微通道内流体的电动流动和传热研究

1、内蒙古大学

2、内蒙古财经大学

3、内蒙古工业大学

菅永军

长龙

赵光普

在国家自然科学基金项目“垂向磁场作用下微通道内的电渗流动与传热研究(11472140)”的资助下，研究了垂向磁场作用下牛顿流体和非牛顿流体的电渗流动、传热特性以及流向势和电黏性效应等。给出了壁面粗糙度、滑移条件及具有聚电解质层的微纳通道对电动流动和传热特性的影响规律。通过理论分析和数值模拟法，揭示了外加磁场对减小电渗流焦耳热效应的影响机理，定量分析了流场、温度场、流向势和能量转化效率随相关参数的变化规律。

项目取得的主要成果如下：1、不同几何通道和电势情形下不可压缩的非牛顿流体周期电渗/电磁流动及其传热特性研究方面，在Debye-Hükel假设或高zeta势下，获得了流动速度和温度的解析解，讨论了相关的无量纲参数对流体速度和温度的影响机制。2、 微平行板间不可压缩(非)牛顿流体的旋转电渗/电磁流动方面，通过摄动展开方法和数值计算法获得了流动速度和流率的近似解析解，并讨论了相关参数对电渗/电磁流方面的影响。3、 首次采用小扰动方法研究了具有小振幅的周期正弦波状的粗糙通道间电渗/电磁流动，得到了速度和体积流率的近似解析解，讨论了相关参数对电渗/电磁速度和体积流率方面的影响。4、首次尝试研究了具有聚电解质层的纳米通道中(非)牛顿流体电渗/电磁流动。在Debye-Hückel 假设下，得到了具有聚电解质层的纳米通道中的电势解析解。分析了具有聚电解质层的纳米通道中均匀和非均匀阻力系数的电子速度，讨论了相关无量纲参数对速度振幅的影响；5. 培养博士4名、硕士24名，发表SCI论文50篇，EI论文2篇，CSCD论文3篇。

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2

铁性纳米结构的多物理场耦合

内蒙古大学

赵世峰

杨波

白玉龙

铁性材料是自身物理特性对于温度、压力、电场、磁场等外部条件的变化较为敏感的一类材料。鉴于如此独特的性能的存在，对铁性功能材料的纳米尺度的开发和利用在微电子器件向纳电子器件的过渡过程中发挥着不可替代的作用，其磁学性能、电学性能、磁电耦合效应、磁致伸缩效应和光伏等特性在微纳传感器、微纳驱动器、微纳存储器、能源等微纳机电系统方面有着广阔的应用前景。该研究成果基于铁性材料的光-电耦合、磁-弹耦合、磁-电耦合，磁-力-光-电耦合等多物理场耦合，实现了微纳米器件的功能特性的有效调控。

本项目开展铁性纳米结构的多物理场耦合，所取得的创新成果得到了国内外同行的高度认可并培养了大量优秀人才。研究成果以SCI论文、学术专著和发明专利专利的形式体现，在国际SCI源期刊上发表SCI论文61篇，出版学术专著2部、获得授权发明专利6件，申请国家软件著作权1项。同时，本项目带动内蒙古自治区基础研究发展，稳定和凝聚优秀人才，预期为内蒙古自治区在传统优势学科（稀土材料）培养1名青年学科带头人和2名青年学术骨干，培养博士毕业生2人，毕业硕士研究生14人。

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3

基因组序列的进化规律及基因序列与表达调控的关系

内蒙古大学

李宏

李瑞芳

包通拉嘎

本项目属于生物物理学领域的基础研究。主要研究了以下问题：基因组序列k-mer频谱分布的内在规律与基因组序列进化的关系，编码序列密码对和基因间序列三联体对的使用偏好与基因组进化的关系，成熟mRNA序列与相应内含子序列的相互作用机制，mRNA的序列结构对蛋白质折叠速率的影响，酵母组蛋白修饰网络与基因表达调控的关系。

主要成果：揭示了基因组序列k-mer频谱的内在规律，首次发现了基因组序列存在的独立选择定律，由此给出基因组序列的进化机制。发现编码序列密码对和基因间序列三联体对使用偏好与基因组序列进化紧密相关。首次发现了内含子序列与成熟mRNA序列之间存在相互作用，给出了内含子序列参与基因表达调控的方式。首次发现了mRNA的序列信息对蛋白质折叠速率的影响，考虑了mRNA序列信息，显著提高了蛋白质折叠速率的理论预测准确度。给出了酵母组蛋白修饰组合模式的“组蛋白密码”，构建了组蛋白修饰网络，给出了高低表达网络之间的互斥关系对基因表达调控的影响。

   研究结果为揭示基因组各类序列的组成规律和基因组序列的进化规律奠定了理论基础，为研究内含子序列和组蛋白修饰等因素对基因表达调控的作用提供了理论方法，在完善中心法则从RNA到蛋白质的信息传递机制方面提供了理论支撑。

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4

新型二茂铁类化合物的合成和在离子识别中的应用

内蒙古大学

张浩

伶俐

胡剑锋

本项目通过系统的设计合成新型二茂铁类化合物，探索该类化合物的合成新方法及其在离子识别和催化聚合中的应用。首次合成一系列主链含二茂铁的聚合物，同时合成一系列二茂铁基萘酰亚胺多通道探针，它可以通过多种方法识别Cu2+和Hg2+。同时这是首次报道的在细胞中可以通过荧光成像手段检测Cu2+和Hg2+的双功能荧光探针，我们还报道了一种新颖的二茂铁基咔唑类多通道探针，它可以通过多种方法识别Cu2+和Hg2+。这些研究表明了二茂铁类化合物在配体合成和离子识别领域具有独特的应用性。本成果为新型二茂铁化合物的合成提供了方便快捷的新方法，具有重要的学术价值和应用前景。
    该项目主要在国家自然科学基金和内蒙古自然科学基金的资助下完成的，主要代表作发表在SCI收录的国际高水平杂志Sensors and Actuators B; Organometallic Dalton Trans， J. Polym. Sci. PartA: s， Polym. Chem.; Tetrahedron;上，其中一区期刊Sensors and Actuators B（SCI一区期刊，影响因子6.39），发表在Dalton Trans上的文章分别被该杂志选做封面论文（COVER PAPER），研究成果受到国际同行的高度关注和认可。

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5

防治肝病蒙药复方的科学基础研究

内蒙古大学

马超美

高杰

许海燕

古日古木-7和阿拉坦-5是蒙药临床治疗肝病的常用传统复方，古日古木-7由藏红花、石膏、麻黄、紫花地丁、诃子、蓝盆花及木通组成；阿拉坦-5由诃子、石榴、木鳖子（制）、五灵脂及黑冰片组成。研究这2种复方的有效成分及治疗疾病的科学原理，结果发现：1）蒙药复方古日古木-7给大鼠经口投药后，包括诃子多酚等至少23种成分可被很好吸收，鉴定入血成分，同时分离鉴定出相关成分共50多种，包括3种新化合物；2）发现诃子多酚和紫花地丁双香豆素是可吸收入血的主要抗丙肝病毒蛋白酶的活性成分；蓝盆花中的三萜及紫花地丁中得到的新成分有抗α-葡萄糖苷酶活性；3）蒙药复方古日古木-7提取物经大孔树脂层析分离，其中甲醇洗脱部分对实验性肝损伤小鼠有良好的保肝作用；4）首次发现大鼠喂食红花粉末后，8(Z)-十烯-4, 6-二炔-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷显示出很大的血药浓度-时间曲线下面积(AUC)；5）诃子成分没食子酸和鞣花酸在喂食诃子药材时比喂食纯品化合物时的AUC大。喂食古日古木-7后和单独喂食诃子相比，诃子酚类成分的Cmax和AUC值均增加；6）首次发现大鼠灌胃阿拉坦-5后没食子酸、鞣花酸、鞣云实精、木麻黄鞣宁、诃子裂酸、诃子鞣质B能够很好地吸收入血；7）从阿拉坦-5主要组成药材中分离鉴定出了12种酚性成分和5种胆酸类成分。研究结果在国内外学术刊物发表论文11篇，其中SCI论文8篇；获得专利1项。

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6

内蒙古高原湿地微生物与植物多样性与生态系统功能耦合机制

内蒙古大学

王立新

武琳慧

包智华

在国家科技部“十二五”科技支撑项目、“973前期专项”项目、内蒙古自治区科技重大专项项目和多项国家自然科学基金项目等的资助下，以蒙古高原干旱区内陆河/湖湿地湿地植被以及土壤微生物和特定功能群为研究对象，通过野外定位监测，揭示了河/湖滨带湿地退化表征，阐释了其植被分布格局及其形成机理，厘清了其生态系统功能；通过微观与宏观相结合的方法，阐释了干旱区内陆河/湖湿地生物地球化学循环和物质转化过程中的微生物机理研究；采用现代微生物分子生态技术，从基因水平厘定了湿地土壤微生物多样性、群落结构及碳、氮养分转化相关功能群的变化，确定了湿地生态系统健康评价的生物学量化指标，研究了温室气体排放相关功能微生物的群落结构及其分布动态，揭示出此类功能菌群的环境响应机制；研究成果为湿地污染控制、湿地生态系统恢复与重建机制、温室气体减排提供基础科学依据，为退化生态系统重新构建和污染修复的有效途径提供技术支撑。

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内蒙古荒漠草原气候变化及其对多样性与生产力的影响

1、内蒙古大学

2、内蒙古自治区生态与农业气象中心

张庆

牛建明

韩芳

荒漠草原作为欧亚草原最干旱的草原类型，具有生态独特性。作为气候变化的异常敏感区域，阐明其五十年来气候变化特征，辨析气候变化对生物多样性、物候、生产力的影响，有助于为应对气候变化提供科学指导。

该项目经过多年研究取得了一系列创新性成果。（1）内蒙古荒漠草原年平均气温呈现增加趋势；年降水量表现为波动变化、略下降的趋势；干旱化程度加重，近10 a来最为剧烈。（2）内蒙古荒漠草原植物返青期、黄枯期均呈提前趋势，整个生长季天数缩短。（3）内蒙古荒漠草原物种丰富度随降水量的增加而增加，随潜在蒸散量的增加而降低；各功能群物种丰富度的气候影响因素存在差异。（4）内蒙古荒漠草原生产力呈现减少趋势，近10 a来下降更为明显；功能多样性降低是生产力减少的主要驱动力，叶面积和比叶面积是影响生产力的关键功能性状，互补效应是主要维持机制。（5）内蒙古荒漠草原未来气候向暖干化趋势发展，植被生产力将呈现出继续降低的趋势。发表相关论文20余篇，出版专著1部。以上成果不仅丰富了气候变化及其生态效应的理论研究，而且有助于为该区应对气候变化提供合理、可行的指导意见，从而为构建北疆生态安全屏障提供科学依据。

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基于无线网络的空间信息感知理论、方法与应用研究

内蒙古大学

黄宝琦

贾冰

李乌云格日乐

该项目的研究工作主要围绕基于无线网络节点的空间信息感知理论、方法及应用展开，针对室外的大规模无线传感器网络和室内的WiFi无线局域网两种定位场景，运用概率与统计、信息论等理论和方法，分别建立了节点定位误差的理论模型，深入剖析了网络参数、测距手段、环境噪音、节点间跳数等各种相关因素与节点定位误差的内在关联关系，揭示了节点定位误差的变化规律，进而形成了系统性的定位优化理论和方法，显著降低了无线网络节点定位系统的部署难度及成本，有效解决了制约无线网络节点定位技术应用的难题。在此基础上，综合运用计算机网络、无线通信、最优化、信号处理、机器学习、信息融合等相关理论和方法，提出了面向群智感知、异构节点设备的自适应定位、多源异构空间信息融合、能量收集型无线传感器网络等不同场景的节点定位方法、网络路由算法、以及位置服务调度策略，改进了节点定位及相关应用服务的性能。通过大量的仿真、真实场景实验以及公开的数据集，充分验证了该成果的有效性、正确性和可行性。该研究成果不仅完善了无线网络定位的误差理论，还为实际中应用和推广无线网络节点定位技术及相关应用服务提供了理论指导和技术支持，具有极其重要的理论意义和应用价值。

1

阿尔巴斯绒山羊种质资源保护与创新利用

1、内蒙古大学

2、内蒙古亿维白绒山羊有限责任公司

刘东军

仓明

郭旭东

梁浩

刘少卿

王志钢

郝婓

乌力吉毕力格

吉亚图

阿尔巴斯绒山羊是内蒙古自治区重要家畜品种，绒山羊养殖业是农牧民增收的重要经济来源。本研究围绕目前绒山羊产业面临的关键问题，在国家和自治区重大项目的支持下，开展了阿尔巴斯绒山羊种质资源保护与创新利用的系统研究。

为了全面保护阿尔巴斯绒山羊种质资源，本研究建立了阿尔巴斯绒山羊体细胞、生殖细胞等遗传资源的保存方法，开展了胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞、毛囊干细胞、毛乳头细胞的系列研究，建立了多个绒山羊细胞系。对影响产绒性能的功能基因进行了系统筛选，并利用转基因和基因编辑技术建立了多个实验动物和绒山羊的动物模型以及细胞模型，系统研究了相关基因对羊绒生长的影响，为今后培育高产优质绒山羊新品系奠定了理论基础。

为了进一步开发利用阿尔巴斯绒山羊的种质资源，本研究利用传统育种和现代生物技术育种方法，建立、优化了绒山羊人工受精、胚胎移植、体细胞克隆等一系列技术体系，制订了一整套绒山羊健康养殖管理标准，并应用于绒山羊的繁育生产，取得了良好的经济效益和社会效益，为绒山羊产业的健康发展做出了贡献。

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桥梁混凝土高性能化及应用技术研究

1、内蒙古大学

2、中铁十六局集团有限公司

李国栋

王智远

满都拉

邱军

郑宏利

姜云花

曹立波

随春娥

张永泉

本项目以桥梁常用中等强度等级（C30~C60）混凝土为研究对象，采用宏细观相结合的方法，利用工业CT 扫描技术和图像重建技术建立了桥梁混凝土细观数字模型，并结合验证试验，基于细观损伤断裂理论探讨了桥梁混凝土早期物理力学损伤断裂机理和耐久性劣化机理，主要从宏观和细观两个尺度上分析了骨料、水泥砂浆、养护方式和养护时间、配筋方式等参数对桥梁混凝土早期物理力学性能和耐久性的影响效应，提出了桥梁混凝土高性能化的技术措施，并从细观尺度上提出了桥梁混凝土早期收缩变形的预测模型。该项目的研究成果在实际工程中得到了应用，并取得了显著的社会和经济效应，对提高混凝土桥梁结构耐久性、延长混凝土桥梁结构使用寿命具有重要意义。