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晶体管生物传感:界面调控策略及生物医学应用
摘要：晶体管基生物传感是一种结合生物受体识别功能, 利用场效应晶体管器件(field-effect transistor, FET)作为信号放大和转导单元, 实现生物分子或小分子特异性检测的分析方法. FET生物传感器具备响应快、无标签、高灵敏、易操作和易集成等多重优势, 在疾病筛查和健康监测等生物医学领域展现出巨大的应用潜力. 本文总结了近十年在高性能FET生物传感器开发方面已取得的显著成果, 重点关注于FET电学分析平台的界面调控策略和生物医学应用. 首先, 我们讨论了传感元件、传感界面的调制以及识别元件的设计等界面工程改造策略. 进一步, 对FET电学分析平台在体外检测和生理环境实时监测方面的应用进行了全面总结. 最后, 深入探讨了FET电学分析平台在实际应用方面所面临的关键机遇和挑战, 旨在为高性能FET生物传感平台和生物电子器件的设计、开发和应用提供参考.
预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板材料的研究
摘要：利用预氧化碳纤维（OPF）和沥青、焦炭等为原料，采用热压、焙烧等工艺制备预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板；研究不同OPF含量受电弓碳滑板导电导热以及力学性能；利用扫描电镜（SEM）、偏光显微镜（POM）、Ｘ射线衍射仪（XRD）等仪器对复合材料内部结构进行观察。结果表明：滑板材料性能的提升与OPF/沥青间的共碳化界面以及界面处与基体中的微晶网络形成有关。OPF质量分数为1.5% 的复合材料具有较好的导电导热以及力学性能，电导率和导热系数分别为279.33S/ｃｍ 和3.37W/（ｍ·Ｋ），抗压强度和抗折分别为155.00、48.85MPa，且符合受电弓碳滑板性能要求。
六自由度工业机器人运动可靠性分析
摘要：为评估六自由度工业机器人末端执行器在任务空间中作业的可靠性与精确性，提出了一种基于包络法的机器人运动可靠性分析策略。首先，通过运动学获得机器人系统的误差函数及可靠性模型。其次，采用包络法求解可靠性模型获得末端执行器的失效概率，并通过泰勒公式对误差函数进行线性化处理，同时，在计算过程中排除协方差矩阵中的冗余点，使其符合正定条件，提高包络线的准确性。最后，对所提方法进行了仿真分析，结果表明，包络法相对于蒙特卡洛法的误差为0.5%~19.8%，验证了该方法的有效性。
数字时代的航天系统工程
摘要：航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标，对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理，是支撑我国航天事业成功的重要法宝。进入数字时代，面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战，必需深入研究构建数字时代航天系统工程理论方法体系。在对航天系统工程的形成、发展和基本方法论述的基础上，提出数字时代航天系统工程的概念、特征和总体框架，对其转型变革进行系统分析总结。在新一代信息技术的赋能下，航天系统工程将实现以模型取代文档成为技术状态控制和质量管理的重要载体，以高效的在线协同实现研制和管理效率提升，以数据驱动实现精细化管控和科学决策，组织管理趋向于扁平化、融合化、敏捷化和协同化。在组织管理、使能工具、研制模式、质量管理、决策方式、供应链管理等方面将发生深刻变革。以上理论方法体系的提出，结合航天重大任务探索实践，为型号工程管理水平和科研生产能力提升提供理论方法支撑。
微纳米塑料在典型日用塑料制品使用过程中的释放规律及机制
摘要：塑料制品由于低廉和便利性, 在生活中被广泛的应用. 然而, 塑料制品在日常使用过程中会产生并释放微纳米塑料(MNPs), 可通过呼吸、无意摄入等方式进入人体, 带来潜在的健康风险. 因此, 明确塑料制品在使用过程中MNPs的释放情况具有重要的现实意义. 本文详细总结了“食品包装及容器”“母婴用品”“医疗及防护用品”“衣服与织物”以及“其他日用品”等5类典型日用塑料制品在各自主要使用场景下MNPs的释放情况. 其中, “食品包装及容器”类塑料制品的研究最丰富, 主要释放出聚丙烯材质的、颗粒状的MNPs, 且约70%的MNPs粒径分布在0~100 μm. 进一步归纳了塑料制品在机械破碎、热降解和其他作用下(光/生物降解)的释放机制. 其中, 机械应力(如磨损、搅拌、洗涤等)导致塑料制品发生的机械破碎, 以及温度的变化(高温或冷冻)是引发塑料制品释放MNPs的主要机制. 此外, 深入分析了影响塑料降解和释放的关键因素, 发现机械应力强度的增强、温度的升高和降低、光照(紫外光)时间的延长、微波时间和强度的增加、使用时长和次数的增多以及接触物质的成分等均会促进MNPs的释放; 同时, 塑料的种类和结构也是影响MNPs释放的重要原因之一. 随后, 探讨了其他有机化合物(如, 酚类、酯类、芳香族化合物)、重金属离子(如, 砷、铬、铅离子)、金属纳米颗粒(如, 铜纳米颗粒)等添加剂在MNPs产生过程中的释放情况. 最后, 对塑料制品的未来研究方向进行了建议和展望, 为探明塑料制品对人体健康的影响提供了理论支持.
多维异质异构大型构件智能增材制造研究进展
摘要：电弧增材是近年发展起来的一种高效率、低成本、高性能、低精度整体制造方法,可成形超高强钢、轻合金等多种金属构成的一体化高性能构件.电弧-激光复合、增材-形变、增材-减材等复合成形技术,可进一步提高成形精度, 提升构件韧性,更好地成形异质异构构件.本文从多维异质异构概念内涵、电弧复合增材技术、电弧增材过程智能控制等方面对多维异质异构大型构件智能电弧增材技术进行了综述, 重点分析了增材过程参数-熔池视觉-应力-变形等协同传感技术; 利用深度学习等人工智能方法,在线调整工艺参数, 控制缺陷、抑制应力、减小变形, 研制的大型多维异质构件多机器人智能复合增材装备,最大可增材10m ×4m×4m多金属构件; 分析了电弧增材构件微观组织演变、静(动)态力学性能和抗超高速冲击性能特征; 最后, 指出了多维异质异构增材技术的4大发展趋势.
