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类器官生物制造研究进展及应用

类器官生物制造研究进展及应用

摘要：作为一种高度模拟组织器官结构与功能的体外三维（3D）模型，类器官具有重要价值。综述了类器官生物制造技术的研究进展：该技术不仅实现了单个类器官的精准构建与高通量制备，还推动了多类器官的功能化组装，为构建大尺度复杂组织结构奠定基础。归纳了发展趋势聚焦于多工艺融合、多模态检测分析及自动化智能系统等前沿方向。梳理了类器官生物制造技术应用在疾病建模与机制解析、再生医学与组织修复、个性化治疗与药物开发，以及太空微重力环境等研究领域。针对中国现状，提出生物材料创新、装备技术升级及推动临床转化路径的改进策略，旨在加速中国类器官生物制造技术的创新与应用。
交叉 2026年08月14日
面向集成电路先进制程的二维信息材料与器件

面向集成电路先进制程的二维信息材料与器件

摘要：随着集成电路技术的发展至3 nm 节点,摩尔定律接近其物理极限,传统芯片制程面临材料到器件的理论和技术瓶颈。二维信息材料凭借原子层厚度、低功耗等特性被产业界认为是1nm 及以下节点的核心材料,将助力芯片制程延续摩尔定律以及平面到三维的发展,与我国集成电路先进制程长期规划紧密相关。基于国家自然科学基金委员会第343期双清论坛,本文从材料—器件—异质集成多层次回顾了二维信息材料与器件的发展历史,总结了领域内所面临挑战,凝炼了未来5~10年的重大关键科学以及亟需布局的研究方向,进一步提出顶层设计的前沿研究方向和科学基金资助战略。
交叉 2026年01月21日
高动态薄膜温度传感器设计与仿真数据分析

高动态薄膜温度传感器设计与仿真数据分析

摘要：为满足高铁牵引系统对高动态响应、高精度和高分辨率温度传感器的需求，通过优化芯片结构来提升MEMS铂（Pt）薄膜温度传感器的性能。尽管传统传感器在测量范围和稳定性方面表现出色，但在响应速度、分辨率和精度方面还有提升空间，特别是在薄膜和基底尺寸的优化方面研究不足。因此，开发了一种新型高动态薄膜温度传感器，采用绝缘体—氮化硅（Si3N4）、电阻—铂、基底—氧化铝（Al2O3）的结构。通过三维建模和COMSOL有限元仿真，深入分析了基底材料、薄膜和基底厚度参数对传感器性能的影响，最终确定了最优的结构参数。仿真结果表明：新型传感器在响应速度和测温精度上有显著提升，响应时间为50ms，精度优于0.02K，分辨率达到0.001K。此外，这种高动态薄膜温度传感器的研发不仅对高铁牵引系统的温度监测具有重要意义，也为在其他高要求应用领域的潜在应用提供了基础。
交叉 2026年09月14日
水系镁空气电池电解液研究进展

水系镁空气电池电解液研究进展

摘要：镁空气电池以其理论能量密度高、安全性好、成本低和环境友好等突出优势，近年来受到广泛关注，但关于水系镁空气电池电解液的系统化综述仍相对匮乏。由于镁阳极在水系环境中易发生自腐蚀、放电产物堆积及严重块效应，导致阳极利用率低、工作电压偏低且波动明显，使电解液成为制约镁空气电池实际应用的关键因素。为此，本文系统梳理了水系镁空气电解液的基本特性与关键影响因素，重点从电解液体系选择、界面调控策略以及添加剂作用机制等方面展开综述。内容涵盖含氯与无氯近中性电解液的结构特点与适用性，无机、有机及复合添加剂的调控作用，以及阴离子在电解液/阳极界面中的协同影响。最后，对水系镁空气电解液的未来发展方向提出展望，包括界面调控机制的深化理解、电解液体系的绿色化设计以及基于机器学习的配方快速筛选等。本文旨在为高性能镁空气电池电解液的研究与应用提供参考。
交叉 2026年08月17日
物理生物医学——原创交叉研究的新领域

物理生物医学——原创交叉研究的新领域

摘要：物理生物医学是物理学与生物医学深度融合的新兴交叉研究领域, 融入了材料学、化学、信息科学、机械工程等多个领域物质科学的知识和技术. 它的科学内涵在于揭示生命现象的物理规律, 并利用物理的方法和技术实现对生命过程的调控. 因此, 物理生物医学既要解析伴随生命活动所产生的内源性物理信号的奥秘, 同时还要探索外源性物理场对细胞、组织、器官、个体的调节作用并揭示其背后的机制.通过机制创新和前瞻性布局, 物理生物医学在未来有望成为中国引领、世界一流的优势学科.
交叉 2025年01月10日
低空无人机技术研究现状与展望

低空无人机技术研究现状与展望

摘要：低空经济是新质生产力的典型代表，发展前景广阔的战略性新兴产业；低空无人机是多样化技术设备的优良载体，高性能、智能化的低空无人机将成为支撑低空经济发展的中坚力量。本文将低空无人机的模态、飞行、自主能力对应其结构材料与飞行控制、定位导航、自主智能技术，并从这3 个方面深入分析了低空无人机技术的发展现状和研究趋势，提出了低空无人机仿生构型与复合材料、多源融合定位、混合智能算法等低空无人机技术发展方向。为推动低空无人机技术的创新发展，研究建议，加强政策引导与基础建设、推动技术创新与产业布局、拓展应用场景与实施示范工程、构建全面安全的防护体系，实现我国无人机产业和低空经济的高质量发展。
交叉 2026年01月28日
WO3基电致变色智能窗中电解质的研究进展

WO3基电致变色智能窗中电解质的研究进展

摘要：作为三氧化钨（WO3）基电致变色智能窗的重要组成部分，电解质层在阻隔电极直接接触和促进离子传导方面发挥着不可替代的作用。然而，电解质对智能窗电致变色性能的影响机制尚未完全阐明，严重制约了高性能电致变色智能窗的开发。本文系统分析了不同电解质类型及其各组分对智能窗电致变色性能的影响，从电解质-电极界面反应动力学角度分析性能衰退机制，并重点阐明了材料溶解和“离子捕获”效应的微观过程。基于这些理论认识，本文进一步总结归纳了电解液添加剂、“盐包水”体系和离子液体等电解液改性策略的性能提升机制，为研制下一代高性能WO3 基电致变色智能窗指明了创新方向。
交叉 2026年04月21日
基于金属衬底的石墨烯温度传感器仿真

基于金属衬底的石墨烯温度传感器仿真

摘要:针对动力设备实时温度测量的需求,研究了一种快响应、宽温区的石墨烯温度传感器。传感器芯片由金属衬底、绝缘层、金属电极层、石墨烯传感层、保护层和金属抗氧化涂层组成。以热导率高的金属为衬底,另外在传统的陶瓷保护层的基础上增加四元金属抗氧化涂层,能够有效阻挡高温下氧气的渗透。利用有限元软件进行分析,当温度由室温升高到1 200 ℃时,采用硬质合金、氧化铝、氮化硅为衬底的芯片响应时间分别为55、660、75 ms,衬底热导率越高,响应速度越快。传感器芯片各层厚度的变化对热应力的影响极大,当金属衬底厚1 000 μm、绝缘层厚0.1 μm、保护层厚0.5 μm、氮化钛打底层厚0.04 μm、氮铝化钛过渡层厚0.3 μm、钛铝硅氮功能层厚0.7 μm、氮化钛硅着色层厚0.5 μm 时,最大热应力较小,为24 966 MPa。该研究为拓展石墨烯温度传感器的耐温范围提供新的思路,为石墨烯传感器应用于高温瞬态测量提供可行性方案。
交叉 2025年09月11日
三维碳基集流体在高比能钠金属电池中的应用与展望

三维碳基集流体在高比能钠金属电池中的应用与展望

摘要：钠金属电池因其理论比容量高(1076 mA•h•g－1)和钠资源储量丰富, 被认为是下一代高能量密度电池的理想选择之一. 然而, 钠金属负极在循环过程中易形成枝晶, 引发短路问题, 导致电池循环寿命短和库仑效率低, 甚至存在安全隐患. 作为电池关键结构材料, 集流体的形貌结构设计可调控钠金属的沉积/剥离行为, 从而抑制枝晶生长. 其中, 三维碳集流体凭借其稳定的机械支撑、高比表面积和优化的离子传输路径, 能有效抑制枝晶形成, 显著提升电池的循环稳定性和电化学性能, 成为最具潜力的集流体材料之一. 系统综述了近年来碳集流体的制备工艺, 重点分析了三维碳基集流体的性能优化策略, 如原子掺杂提高亲钠特性、功能化改性三维碳材料电子结构、有机/无机复合策略提高界面稳定性以及孔径结构调节三维碳基集流体表面反应等方法, 并探讨了碳基材料的应用优势与研究进展. 最后, 对三维集流体在钠金属电池中的未来发展方向进行了展望.
交叉 2026年04月22日
湿黏附离子凝胶胶黏剂研究进展

湿黏附离子凝胶胶黏剂研究进展

摘要：随着生产的发展和湿黏附场景的不断发展，基于湿环境下的胶黏剂的开发变得尤为重要。随着工业生产的不断进步以及各类应用场景对材料黏附性能要求的日益严苛，水下黏附胶黏剂在海洋工程、医疗器械和日常维护等领域扮演着至关重要的角色，但其面临着极端环境下的耐久性和黏附性能的挑战。离子凝胶作为一种新型水下黏附材料，展现出独特的优势和应用潜力。本文综述离子凝胶作为水下黏附胶黏剂的研究进展，旨在探讨其黏附机制、性能特点及应用前景。通过梳理现有研究成果，总结了离子凝胶水下黏附胶黏剂的发展现状、所面临的挑战以及未来发展的方向，为水下黏附材料的研究和应用提供理论指导和实践参考。
交叉 2026年09月16日