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基于机器学习的多波段伪装隐身材料研究进展
白佳慧;肖艳丽;关景怡;王博;多波段兼容伪装是现代军事隐身技术的核心挑战,其瓶颈主要体现在可见光、红外与雷达等波段的隐身机制在物理层面存在固有矛盾,传统“试错式”设计方法难以实现有效协调。近年来,机器学习技术凭借其强大的数据处理、非线性映射和逆向设计能力,为突破这一瓶颈提供了革命性的新研究范式。本文系统综述了机器学习技术在多波段兼容伪装隐身材料领域的研究进展,阐述了机器学习的基本原理及其在材料科学研究中的典型应用模式,详细评述了该技术在多波段兼容伪装方向的最新研究成果。最后,针对当前研究面临的挑战及未来发展趋势进行展望,以推动多频谱兼容伪装技术向实用化方向发展。
水凝胶润滑调控与机器人应用研究
张美琪;王仲楠;高北骥;王兆宇;张旭;韩天翼;水凝胶润滑材料因其独特的低摩擦特性、生物相容性及环境响应性,在机器人领域展现出重要的应用潜力。近年来,水凝胶润滑研究已从传统的自润滑体系发展到智能响应润滑系统,包括超强韧水凝胶、超滑水凝胶及刺激响应型水凝胶等新型材料体系。目前,水凝胶已成为革新机器人技术的关键材料之一。水凝胶可作为水凝胶润滑涂层应用于传统刚性机器人,通过在硬质基底构建超滑界面,显著降低运动阻力和磨损,提升机器人的运动效率、精度与耐久性。水凝胶也可直接构建水凝胶基机器人,利用材料自身的柔软、亲水和可编程特性,实现复杂仿生运动行为,尤其为医疗微创操作和探索脆弱环境提供了全新范式。然而,该技术仍面临诸多挑战:水凝胶的机械性能不足,在干燥环境下易脱水失效,在高盐环境中易发生溶胀或收缩,导致了润滑性能的不稳定;此外,现有水凝胶的响应速度较慢,难以实现快速动态调节,且高精度运动控制仍存在困难。未来研究需聚焦于高性能水凝胶的设计、环境稳定性优化,以推动水凝胶润滑在机器人领域的更广泛应用。
电子自旋极化在可充电电池中的研究进展
李子鑫;朱船辉;夏会聪;电子自旋极化是指电子自旋在特定方向上的有序排列的量子现象。近年研究表明,该现象可改善可充电电池的电化学行为,尤其在提升充放电效率、能量密度与循环稳定性方面具有应用潜力。本文系统回顾了电子自旋极化的理论基础及其与电池性能的关联机制;综述了用于探测自旋极化的主要实验方法,并汇总了近期关键研究成果。在此基础上,进一步分析了该技术在推广中存在的实验技术瓶颈与工程应用挑战,讨论了通过自旋调控实现电池更快充电、更高能量密度和更长寿命的可行路径。最后,本文指出电子自旋极化在推动电动汽车推广、促进可再生能源与电网整合等方面具有重要应用前景,为能源存储领域的后续研究提供了理论支撑与方法参考。
生物信息学:前沿进展、核心方法与应用领域
潘凌;周秋莲;生物信息学是一门交叉学科,融合计算机科学、数学和统计学的跨学科领域,旨在通过分析与解释生物大数据,揭示生命过程和疾病机制。随着高通量测序技术和计算能力的发展,生物信息学已成为现代生物学研究的关键工具。其研究应用涵盖基因组学、蛋白质组学、肿瘤学、精准医学和代谢组学等方向,涉及基因序列分析、蛋白质功能研究、个性化治疗等。常用分析方法包括高通量测序、单细胞RNA测序、基因-基因关联分析和人工智能技术等。前沿研究正在拓展至空间组学和表观基因组学,人工智能的引入也促进了基因组数据分析的自动化与精准医学的发展。未来,生物信息学将进一步与人工智能、大数据结合,推动精准医疗与疾病治疗的进步,并在新药研发、临床决策支持等方面发挥更大作用。
硬脆材料及其先进制造技术研究综述
郑锦灿;相比常规材料,硬脆材料的弹性极限与强度极限十分接近,服役中若载荷稍微超过其弹性极限即发生断裂,加工中材料表面易产生裂纹而导致快速破坏,严重限制产品表面质量和性能的提升;而这类材料往往在耐高温、耐磨、耐化学腐蚀等方面具有优异的性能,使得硬脆材料在微电子、微机电、光学、仪器仪表、航空航天和高端装备等领域有着十分广阔的应用前景。高复杂、超精密、高质量、高性能的加工技术以及其自动、智能控制技术是现代先进制造发展和重点突破的方向,这也给硬脆材料越来越复杂结构的功能部件、越来越微小尺度的精密部件的需求提供的巨大的牵引力。与此同时,随着激光技术的发展特别是超快激光技术等先进制造技术的涌现,使得硬脆材料的可加工性、成形技术及质量控制得到了快速的提升。本研究较为系统地梳理了硬脆材料的特点、分类和应用领域,对硬脆材料的制造技术特别是激光制造技术和研究现状进行了总结和分析,并提出复杂曲面件的高性能成形和微纳尺度结构的精细调控是硬脆材料先进制造技术的两大重要发展方向,也是促进硬脆材料实现其价值和拓展硬脆材料应用领域的重要支撑技术。
基于高精度谱元法的钢悬链线管道尾流流场分析
郇彩云;王德志;包艳;李昊熙;牛梓蓉;钢悬链线管道在海洋工程中广泛应用。来流经过弯曲管道时,管道上游结构部件会对下游结构部件的流动产生干扰,进而形成复杂的流动现象,但其尾涡演化机制尚不清晰。本文基于高精度谱元法,考虑不同钢悬链线管道弯曲曲率以及不同来流角度的影响,在雷诺数为100的情况下,对钢悬链线管道的尾涡特性展开深入分析。研究结果表明:钢悬链线管道的弯曲曲率以及来流角度均对其尾涡特性产生较大影响。根据不同的弯曲曲率,共有4种类型的尾涡特征,随曲率的减小,尾涡类型依次为:类单钝体绕流型、双稳态流动型、共同脱落型、定常流型;根据不同的来流角度,共有3种类型的尾涡特征,随角度的增大,尾涡类型依次为:定常流型、涡脱发展型、全部脱落型。
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1985年创刊
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