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生物医学的可视化发展前沿与机遇

生物医学的可视化发展前沿与机遇

摘要：生命健康重大问题及生物医学基础前沿的探究离不开对生命过程和机体调控规律的系统解析。生命体高度复杂，跨越多个时空尺度且同层级与跨层级之间的交流调控错综复杂。准确理解生命功能和调控规律，需要获取与整合不同层级的结构与调控信息。近年来，新型成像技术以及人工智能等方法的快速涌现使生命活动的在体、实时、精确可视化成为现实，是后基因组时代“可视化生命”“刻画疾病”的利器。基于国家自然科学基金委员会第365期“双清论坛”，本文聚焦代谢、神经与认知、肿瘤免疫等生物医学前沿领域，探讨了可视化技术在揭示生命调控规律和探究复杂疾病成因等方面的研究现状和发展趋势，分析了我国在这些领域的已有优势和布局，凝练了未来5~10年亟需聚焦和解决的重要科学问题，提出了可视化技术助力生物医学发展的新模式和新范式。
医疗 2026年04月10日
海水直接电解制氢体系阴极碱垢的形成机制及抑制策略

海水直接电解制氢体系阴极碱垢的形成机制及抑制策略

摘要：氢能是未来能源的理想载体，传统的化石燃料重整制氢方式不能从根本上解决碳排放问题，海水直接电解制氢是未来极具发展前景的新型制氢方式。相比于传统基于纯水的电解制氢技术，天然海水在成分上更复杂，电解过程中发生的副反应更多，对电极材料、电解槽结构设计等提出了更高要求。阳极析氯反应（CER）及阴极钙镁离子沉淀反应是海水直接电解技术面临的两大挑战。近年来已有大量文献报道CER的发生机理及抑制方法。相比之下，针对阴极钙镁离子沉积问题的机制及抑制策略讨论较少。在实际电解制氢过程中，阴极表面因钙镁离子沉积导致的电极传质阻力增大、电解效率降低等问题需重点关注。为此，本文从电极表面钙镁离子沉淀的形成机制出发，介绍了直接电解海水制氢的基本原理、面临的挑战，并对近年来针对阴极无机沉淀的抑制策略的研究进行了总结。最后，本文对未来海水直接电解制氢的研究方向进行了展望。
新能源 2026年04月10日
液晶单体的聚合诱导自组装研究进展

液晶单体的聚合诱导自组装研究进展

摘要：聚合诱导自组装（PISA）是一种简便、高效的两亲性聚合物组装体的制备策略，能够一步实现两亲性聚合物的合成及其原位自组装。本文系统综述了常规液晶单体（如偶氮苯、多氟烷基、二苯乙烯、联苯等）及手性液晶单体（如胆固醇、手性偶氮苯、手性联苯等）在PISA 中的最新研究进展。重点介绍了不同结构及功能的液晶单体对聚合物组装体的形貌、液晶相行为以及手性光学活性的影响规律，并对该领域面临的核心挑战与未来发展方向进行了展望。
光电 2026年04月10日
面向大型钢结构的机器人智能焊接方法研究

面向大型钢结构的机器人智能焊接方法研究

摘要：本研究针对大型钢结构制造中焊缝形状复杂、人工识别效率低、焊接路径优化困难等问题，提出了一种基于激光雷达点云的智能焊接方法。该方法通过激光雷达获取三维点云数据，结合随机样本一致性算法进行点云分割和焊缝特征提取，并利用改进的遗传算法优化焊接轨迹。实验结果表明，该方法在焊缝识别准确性和路径优化效果方面具有显著优势，为大型钢结构的智能焊接提供了一种有效的解决方案。
机械 2026年04月10日
手性有机硒化合物的催化不对称合成研究进展

手性有机硒化合物的催化不对称合成研究进展

摘要：手性有机硒化合物在合成化学、材料科学、医药和农药等领域具有广泛的应用, 在不对称催化领域还可以用作手性配体或有机小分子催化剂. 因此, 手性有机硒化合物的不对称合成受到化学家们的重视. 利用含硒试剂与相应底物的催化不对称C—Se 偶联反应是合成有机硒化合物最直接且最有效的策略之一. 此综述着重介绍了利用该策略构建手性有机硒化合物的研究进展. 根据不同的硒源类型, 将反应分为亲电有机硒试剂与亲核底物的不对称偶联反应和亲核有机硒试剂与亲电底物的不对称偶联反应两类. 另外, 对一些代表性反应的机理和底物适用范围做了简要介绍.
有机 2026年04月10日
氮化硼纳米管的制备及应用研究展望

氮化硼纳米管的制备及应用研究展望

摘要：氮化硼纳米管（BNNTs）是一类具有独特结构和性质的一维纳米材料，自1995年首次合成以来，因其优异的物理化学特性而引起了广泛关注。BNNTs的结构与碳纳米管（CNTs）类似，但是由硼和氮原子交替排列形成，这种结构赋予了BNNTs一系列独特的性质，如高化学稳定性、良好的耐热性、电绝缘性和高热导率等。BNNTs的合成在其性能研究和应用开发中占有重要的地位。此外，基于优异的物理化学性质，BNNTs在多个领域展现出独特的应用价值。本文系统梳理了近年来国内外关于氮化硼纳米管的研究进展，重点对电弧放电法、激光烧蚀法、球墨退火法、化学气相沉积（CVD）法及模板合成法等制备工艺进行了深入的解析，并同步探讨了该材料在中子屏蔽、生物医学、光学器件及导热材料等应用领域的最新研究进展。
新材料 2026年04月10日
激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层的性能研究进展

激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层的性能研究进展

摘要：钛合金因其良好的密度、耐腐蚀性和生物活性被广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。然而，由于硬度不足、耐磨性差、高温易氧化和生物相容性较差等因素，严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。针对这一系列问题，国内外学者利用高硬度、高耐磨性、高温抗氧化性的陶瓷材料，以及激光熔覆层（是一种高效、狭窄的热影响区、高结合强度和致密的工艺），进行了一系列的研究工作。系统深入探讨了在激光熔覆技术中，如何精确选择碳化物增强相以及掌握激光熔覆过程中的关键参数（如激光功率、扫描速度、光斑直径、比能量和送粉量等因素）对所制备涂层的耐磨性能的影响，其次详细探讨了激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层在耐磨性、耐腐蚀性、高温抗氧化性及力学性能等方面的使用性能研究，最后，结合原位合成、梯度复合设计等创新方法，重点阐述其涂层在航空航天、生物医学、海洋工程、冶金等工业领域中的应用。并在现有的研究成果上对其未来发展进行了展望和总结。
有色 2026年04月10日
可遗传功能微生物活体智能生物医用材料：设计策略、集成技术及医学应用

可遗传功能微生物活体智能生物医用材料：设计策略、集成技术及医学应用

摘要：随着微生物科学、合成生物学和材料化学的快速发展，微生物活体智能医用材料作为一种新型可持续智能材料，已成为生物医学领域的研究热点。本文基于第391期双清论坛“面向未来的智能材料物质科学”会议内容，对我国在微生物活体智能生物医用材料的设计、集成及应用研究方面的国家重大需求进行了总结。本文回顾了基于合成生物学与材料化学的微生物活体智能材料的设计策略，探讨了单细胞与多细胞协同设计方法，并总结了当前面临的主要挑战。最后，提出了该领域未来5~10年内亟需解决的科学问题和核心技术，并展望了微生物活体智能材料在精准医疗和智能药物递送等领域的发展方向。
医疗 2026年04月09日
载运工具用燃料电池空气压缩机技术综述

载运工具用燃料电池空气压缩机技术综述

摘要:从性能需求与技术现状等角度,综述了载运工具用燃料电池空气压缩机的研究进展,总结了离心式空气压缩机的关键部件参数优化设计、机电耦合控制、加工制造和性能测试等技术,并展望了燃料电池空气压缩机技术未来的发展方向.研究结果表明:燃料电池空气压缩机需满足大流量与快速响应等要求;当前,两级离心式空气压缩机流量与压力等特性可满足5~350kW 燃料电池系统供氧需求,最高转速可达1.0×105r•min-1,零转速到怠速的响应时间为秒级;叶轮、扩压器、箔片气体动压轴承等关键部件的参数可采用优化算法进行设计以提高空气压缩机气动性能;为降低驱动电机的转速与转矩波动,离心式空气压缩机机电耦合控制可采用电流环解耦控制和无传感控制等方法以提高空气压缩机的动态响应能力;为保证离心式空气压缩机高速运转下的气动性能和系统稳定性,高精度三元叶轮加工主要通过五轴数控机床铣削实现,箔片气体动压轴承的涂层常采用固体润滑与等离子喷射工艺;燃料电池空气压缩机还需开展流量、压比、效率等特性与启停、寿命等耐久性的指标测试以综合评价其性能;目前,空气压缩机气动性能测试标准与试验方法较为完备,但耐久性相关的测试和评价方法还需进一步完善;未来,随着对可持续交通解决方案需求的不断增长,载运工具用燃料电池空气压缩机技术将朝着集成轻量化与智能化等方向发展.
新能源 2026年04月09日
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