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中国生物微机电系统技术发展现状与展望

中国生物微机电系统技术发展现状与展望

摘要：生物微机电系统（Biomedical Microelectromechanical System, BioMEMS） 技术是将生物、机械、电子、物理、化学和信息等多学科交叉融合的前沿技术，其研究和应用极大地推动了生物医学领域技术的进步，并具有低成本产业化的潜力，已经成为世界各主要科技强国大力发展的领域。文章系统总结了BioMEMS在生物检测、医学治疗、微纳操纵等领域的前沿进展和国内外发展现状。总体而言，中国在该领域处于世界一流水平，特别是在材料开发、技术应用层面取得了显著成果。但同时也存在一些问题和发展瓶颈，例如，还需要进一步优化我国现有科研资助和人才培养体系来满足BioMEMS技术多学科交叉属性。文章针对性地提出了该领域未来发展趋势和政策建议，以期为中国后续生物微机电系统技术的发展提供参考。
医疗 2026年04月30日
航空发动机高温涂层腐蚀失效研究进展

航空发动机高温涂层腐蚀失效研究进展

摘要:航空发动机中高温涂层部件在不同的工况下会发生差异化的腐蚀现象。简要介绍了YSZ热障涂层、MCrAlY涂层的主要失效模式,重点梳理了这两类涂层的典型腐蚀失效形式,包括酸性腐蚀、熔盐腐蚀、CMAS腐蚀等。酸性腐蚀是涂层在潮湿环境且一般含有氯、硫条件下发生的弱酸性腐蚀,腐蚀温度为常温。熔盐腐蚀主要针对航空发动机在海洋环境下YSZ热障涂层及MCrAlY涂层面临熔融态盐(如NaCl、Na2SO4)发生的腐蚀,腐蚀温度一般为500~1000℃。CMAS腐蚀主要是由沙漠、尘土环境下的复合氧化物引起陶瓷涂层失效,腐蚀温度一般高于1200℃。最后对YSZ热障涂层及MCrAlY 涂层的腐蚀失效机理及未来研究方向进行总结和展望。
航空 2026年04月30日
基于改进扩展随机树算法的焊缝巡检机器人路径规划

基于改进扩展随机树算法的焊缝巡检机器人路径规划

摘要：【目的】旨在研究机器人焊缝巡检自动化路径规划方法及优化机理。【方法】通过理论分析与模拟试验相结合的方法，以RRT*算法为基础，探究基于目标导向的人工势场平滑对RRT*路径规划平滑性和收敛效率的路径规划优化性能的影响，并通过机理推导、模拟试验和方法对比等方法，引入概率值和人工势场优化随机树的扩张方向，根据机器人运动学模型对路径进行修正，通过垂距限值法对路径进行去冗余点处理，最后通过5 次B 样条法对路径进行平滑处理。【结果】结果表明，与目标导向RRT，RRT*及APF-RRT*相比，SPFG-RRT*算法能够使路径满足机器人转向约束及曲率约束，具有更短的路径长度、更高的路径规划效率和更少的拐点，快速扩展随机树算法得到了优化提升。【结论】因此，SPFG-RRT*算法提升了路径规划速度和准确性，能够满足焊缝巡检机器人路径规划需求。
机械 2026年04月30日
碳纤维复合材料固化过程的非均匀温度场重构技术研究

碳纤维复合材料固化过程的非均匀温度场重构技术研究

摘要：在高端制造领域，碳纤维复合材料的应用十分广泛，而其固化过程中存在的非均匀温度场对构件成型质量有极大影响。基于此，本工作聚焦于复合材料的固化过程，引入三次样条插值方法，针对其非均匀温度场开展重构技术的研究。首先，对比验证了提出的数值模拟方法的有效性和准确性；然后，利用该方法对碳纤维复合材料固化过程的温度场进行数值模拟，同时对模拟结果进行分析，总结了厚度变化对温度场的影响规律以及温度峰值时刻厚度方向的温度场分布规律；最后，通过算法在稀疏监测样本的情况下，对复合材料固化过程中温度峰值时刻沿厚度方向的平面温度场进行重构，同时针对监测点位的数量和布局开展重构精度影响规律分析。研究结果表明：本工作所用的重构方法可以在较少监测点位信息的情况下，很好地对复合材料固化过程中的非均匀温度场进行重构，且重构精度较高，平均误差约为1.46%，最大误差约为10.55%。
复合 2026年04月30日
金属层片结构材料的研究进展

金属层片结构材料的研究进展

摘要：金属层片结构材料通过构筑不同力学特性的层片单元形成一种独特的层片异构材料，这种多维度和多尺度的异构特性可以诱导产生多种强塑性协同机制，以此实现材料强度-塑性的协同提升。材料制备手段和处理工艺的多样化丰富了层片结构的微观形貌，同时对层片结构的微观设计也不断提出了新的设计要求和准则。优化层片结构的设计并探索宏观力学行为与微纳米层片之间的关联不仅有利于建立金属层片结构材料的设计理论，还将推动该种结构材料的实际工程应用。本文综述了近年来国内外关于金属层片结构材料的研究进展，详细介绍了不同种类的金属层片结构及其力学性能和强塑性机制，最后对层片结构未来的研究趋势和面临的挑战进行了简单的展望。
新材料 2026年04月30日
无机生物活性材料调控心肌再生的研究进展

无机生物活性材料调控心肌再生的研究进展

摘要:心血管疾病是全球人类死亡的主要原因, 其中心肌梗死(Myocardial infarction, MI)对人类生命健康的威胁更为严重。但目前可用的药物和手术干预治疗几乎均为姑息性措施, 并未从根本上解决心肌梗死造成的心肌细胞死亡问题。而近年来的再生医学生物材料研究有望提供新的解决方案。无机生物活性材料可在体内与细胞和组织相互作用并激活细胞, 从而有效调控组织再生和损伤修复, 因此在再生医学和组织工程领域引起广泛关注。其中以硅酸盐为代表的硅基生物材料(如生物陶瓷、生物玻璃等)、碳基纳米材料、金属氧化物等在促进心肌修复和再生方面显示出巨大的应用前景。本文重点介绍了无机生物活性材料在心肌再生和修复领域的最新研究进展, 概述了其材料类型和作用机制, 最后探讨了无机生物活性材料在临床转化过程中面临的挑战, 并展望了其未来的发展前景。
无机 2026年04月30日
氧化钨多彩电致变色研究进展

氧化钨多彩电致变色研究进展

摘要：电致变色材料是一类在外加电场作用下可逆改变光学属性的智能材料，广泛应用于智能调光玻璃、显示器、储能器件等领域。氧化钨作为电致变色材料的典型代表，因其具有高光学调制率、良好的循环稳定性等优点而备受关注，但传统氧化钨电致变色器件色彩调制单一，难以满足多彩显示和美学需求。近年来，基于结构色的多彩电致变色研究取得重要进展，为氧化钨色彩调控提供了新思路。本文梳理了基于颜色混合与光学谐振腔策略的氧化钨多彩电致变色材料与器件的研究进展，重点分析其色彩调控机制与性能优化方法。通过构建谐振腔结构，氧化钨电致变色电极实现了丰富色彩的动态调制，展现出在显示、智能伪装与可视化储能等领域的应用潜力。最后，本文总结了当前技术挑战并展望了未来发展方向，旨在为相关研究提供理论支持与技术参考。
光电 2026年04月29日
脑组织生物力学试验方法及力学特性综述

脑组织生物力学试验方法及力学特性综述

摘要：为深入了解脑组织生物力学特性、生物力学试验方法和脑部损伤生物力学的研究现状，基于国内外学者对脑组织的生物力学研究成果，针对脑组织材料力学试验方法及生物力学特性的分析进行综述，并归纳现有文献的头部有限元模型中用于模拟脑组织的本构模型及材料属性，为脑组织损伤的有限元建模提供参考，并为研究脑组织的损伤机理和损伤预测提供依据。
医疗 2026年04月29日
新型超高温热障涂层材料研究进展

新型超高温热障涂层材料研究进展

摘要：随着航空发动机的更新换代，对热障涂层（TBCs）的性能要求日益严苛。传统陶瓷材料8YSZ 在高温环境下暴露出诸多问题，如烧结、相变及热腐蚀等，亟需新型材料替代。本文系统梳理了热障涂层材料的发展历程，重点综述了多元稀土氧化物掺杂稳定氧化锆、稀土锆酸盐、高熵陶瓷、氧化铪基陶瓷及其他新型陶瓷材料的研究进展，深入讨论了这些材料的高温相稳定性、热导率、热膨胀系数等热物理性能和硬度、断裂韧性等力学性能，并对超高温热障涂层新型陶瓷材料进行了总结与展望。超高温热障涂层材料的研究方法较为传统，其核心稳定机制和性能增强机理研究较少，缺乏系统性的、基于第一性原理计算和机器学习的高通量新材料设计，缺乏“成分- 结构- 性能”的精准构效关系，如何平衡“低热导率”、“高韧性”、“良好抗烧结性”和“相稳定性”这四大关键性能指标，仍是巨大的挑战。
航空 2026年04月29日
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