中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室研究员王道爱团队设计了一种氢键增强的聚乙烯醇（PVA）基TENG，并将其应用于医用口罩领域（图1），解决了传统聚丙烯（PP）基医用口罩在长期佩戴过程中中间吸附层电荷耗散过多的问题。
PVA基中间吸附层材料富含的羟基官能团可自发与呼出的水汽分子形成氢键，固定水分子，从而增强高湿度下的摩擦带电能力。同时PVA材料优异的电荷储存性能可减缓电荷的耗散速度，使口罩通过拍打、揉搓等简便易行的方法实现自带电，从而延长其有效使用寿命。
PVA材料虽然可以作为性能优异的抗湿摩擦电正极材料，但是其较差的介电性和耐磨性限制了PVA材料作为摩擦电材料的长期使用。基于此，该团队与中国海洋大学陈守刚教授团队合作，通过PVA与MXene材料的复合改性，设计了适用于湿热天气恶劣海洋环境的PVA-PVDF基摩擦电装置。得益于MXene表面的亲水基团及其在PVA基质中的平行层状分布，PVA的抗湿性、耐磨性和介电性能得到提高，在海洋防污性能上表现出优异的表现（图2）。该工作为恶劣海洋环境下摩擦电材料的抗湿设计和自供电环境治理提供了新思路。相关研究成果发表在Materials Today Nano杂志上。
纯PVA材料吸水速度慢、抗膨胀性能差，限制了PVA基TENG在高湿环境下的机械稳定性和渗透性。研究团队设计制备了聚丙烯腈/聚乙烯醇-氯化钙（PAN/PVA-CaCl2）复合薄膜（图3），提高了PVA在高湿下的吸水抗膨胀性能、力学性能和摩擦学性能。此外，利用该材料组装的TENG装置应用于海水淡化，能耗为0.19 kWh m-3，低于传统直流电源供电的海水淡化，有望为利用风能、波浪能等蓝色能源原位淡化海水提供一种可行有效的方法。
相关研究成果以《基于抗肿胀抗磨PAN/PVA-CaCl2复合薄膜用于海水淡化的耐湿摩擦纳米发电机》为题发表在《先进功能材料》杂志上。该研究工作得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和甘肃省重大科技计划项目的支持。
▲图1 PVA基防潮自充电口罩结构设计及微观形貌
▲图2 MXene-PVA复合薄膜材料的制备及其在海洋防污中的应用
▲图3. 耐肿胀耐磨PAN/PVA-CaCl2复合膜基耐湿性海水淡化TENG
A 公司：新能源汽车产业高端化、智能化、绿色化转型的引领者
16、阅读图文材料，完成下列要求。（18分）
近年来，国家出台一系列措施大力推动新能源汽车产业发展。2023年5月5日，国务院召开常务会议，指出要进一步推动产业向高端化、智能化、绿色化转型，支持农村地区发展新能源汽车。A公司为国内新能源汽车龙头企业，坚持“EV（纯电动）+ICV（智能网联）”路线；加大研发力度，发展高端产品；充分打通上下游资源，实现自主可控的产业链布局；能耗不断降低，1/4的用电量来自工厂太阳能屋顶。图5为新能源汽车产业链。
（1）阐述A公司全面整合上下游资源带来的效益。（6分）
（2）简述A公司向高端化、智能化、绿色化转型的举措。（6分）
（3）提出在农村推广使用新能源汽车的措施。（6分）
17、阅读图文材料，完成下列要求。（16分）
西班牙加泰罗尼亚森林茂密，但多为结构相似的低矮次生林。该地区的树冠主要由松树组成，松树可使光线穿透到地面，促进林下植物的生长，林下植物富含油脂，发生山火的风险很高。研究人员在该地区进行了火灾响应测试项目。图 6 显示了测试区域的位置，图 7 显示了项目的技术方案。
（1）解释该地区野火高发的原因。（4分）
（2）结合示意图，描述该项目的技术方案，并分析这些策略对林下自然环境的影响。（8分）
（3）列举推行该计划的条件。（4分）
18、阅读图文材料，完成下列要求。（21分）
四川绵（竹）茂（县）公路是汶川地震灾后恢复重建项目，于2009年9月9日正式开工，将于2022年12月27日建成通车。公路起自绵竹市汉旺镇，沿绵源河上行，与茂北公路接轨，全长56公里，沿途跨越龙门山4条断裂带。沿途山岩破碎，暴雨频发，地质灾害频发，河道演化剧烈，水文条件复杂，对项目选线、设计和施工带来严重影响。图8为绵茂公路所在地，图9为绵茂公路当地地貌。
（1）分析地震后棉茂公路沿线河床的变化及形成原因。（12分）
（2）绵毛公路必经大熊猫国家公园，应如何协调建设与保护的关系？请分享您的观点。（6分）
（3）该项目克服了一系列世界级挑战，创造了又一个中国奇迹，被新华社评为2021年度“大国工程”。如果您是评委，请给出推荐理由。（3分）
【参考答案】
16.（1）延伸自身产业链、价值链，提高附加值；降低中间交易成本，提高利润；提高沟通和运作效率，及时响应市场需求；保证供应链稳定，降低外部风险；提高各环节产品质量，提高市场占有率。（6分）
（2）高端化：加大研发力度，开发新产品，实现产品迭代；定制化生产，满足高端客户个性化需求；完善市场服务，满足高端客户需求。（2分）
智能化：利用智能网络技术提升用户体验。（2分）
绿色化：增加生产过程中清洁能源的比例，降低能源消耗；生产纯电动汽车产品，减少污染排放。（2分）
（3）对新能源汽车购买给予补贴和资金奖励；鼓励以旧换新；鼓励车企适当研发更具性价比的车型，满足下沉市场需求；完善农村充电桩等基础设施；改进轮胎等零部件，增强与农村道路的适应性；在农村推广新能源汽车。（6分）
17、（1）地中海气候，夏季受亚热带高压控制，炎热干燥；森林茂密，枯枝落叶堆积严重，林下植物富含石油，易燃。（4分）
（2）方案：冬季利用机械选择性砍伐部分树木，春季利用机械清除地面枯枝落叶等可燃物，引入草食性牲畜放牧，减少地表植被和枯叶。（2分）
有益效果：减少地面落叶等可燃物，降低山火发生频率；增加林下光照量，有利于幼苗萌发和群落更新；有利于调节群落生长状态，维持生态系统的稳定性。（3分）
不利影响：枯枝落叶和土壤有机质含量减少；雨水入渗和土壤水分含量减少；地下水减少、地表径流增加、土壤侵蚀加剧；生物多样性减少。（3 分）
（3）森林茂密，枯枝落叶量大且集中；降水量变化大，雨热期不同，旱季气温较高，雨季降水充足；森林群落结构复杂，更新能力强；经济条件良好，资金充足；地势平坦，适宜机械作业。（4分）
18.（1） ①河道弯曲加剧。（2分） 由于两岸山体崩塌，塌陷物堆积在两岸及河床，挤压河道，迫使河流改道，部分河段形成河湾。（2分）
②河道变窄或变宽。（2分）受崩岸、滑坡、泥石流挤压的河段，河道宽度较地震前明显减小，甚至河床完全填满或堵塞，形成堰塞湖；受泥石流堵塞的上游河段及堰塞坝河段，河面抬升变宽，河床宽度明显增加。（2分）
③河床抬高。（2分）地震发生后，大量崩塌、滑坡、泥流冲积物直接堆积在河床中，使河床抬高。（2分）
（2）本项目建设在规划选线时应引起足够重视，提前做好研究，协调园区相关方，尽量避开大熊猫主要活动区域（2分）；提高施工效率，缩短公路建设时间，最大限度减少对大熊猫的影响（2分）；当穿越区域较大时，应建立大熊猫生态廊道，减少施工期间对当地环境的破坏，尽量避免造成生态环境污染。（2分）
（3）绵茂公路穿越龙门山断裂带，地质条件复杂，岩体破碎，塌方、泥石流频发，选线和建设难度大；新建桥梁、隧道多，桥隧比大，防护工程线路长，技术要求高；生态环境保护要求高，穿越大熊猫国家公园，生物资源丰富，生态环境脆弱；水文水系条件复杂，河道变化剧烈，给公路建设和养护带来巨大挑战；公路的修建方便了当地群众出行，促进了当地经济发展和人员流动。（选答三处得3分）
