新世纪的基石新世纪的缤纷--新型材料与工程研究开发在中国科技大学之一斑

新材料、新技术是当今人类历史发展阶段的鲜明特征,也是２１世纪持续发展的基石。材料科学与工程学科领域的人才培养和先进材料的研究开发一直是我国重点高等学校的重要任务之一,本文简要回顾中国科技大学自建校以来在新型材料与工程研究开发的历程和现况,旨在反映我国在该领域发展现状和趋向之一斑。     

人工微结构材料与热的调控

人类目前利用能源的效率还很低,大量的能源以废热的形式被浪费掉了,因此对废热的处理和利用是关系到国民经济和环境保护的重大问题.通过人工微纳结构材料实现热能的转换及控制是近年来兴起的一个交叉领域,它涵盖了物理学、化学、材料科学、工程等诸多学科.本文综述了该领域的最新发展情况:包括微纳米结构对热电材料的热电优值的提升,声子晶体中热导率的急剧减小,热二极管等声子热能器件对热能的调控、以及热学隐身衣等热超构材料的理论设想和实验实现.最后,总结了中国在这个领域的研究现状,并展望了未来的发展方向和趋势.     

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.     

中国矿业大学（北京）煤气化燃料电池联合研究中心

中国矿业大学（北京）煤气化燃料电池联合研究中心成立于2005年4月。该中心以国家一级学科矿业工程为依托，交叉跨越材料科学与工程学科，陆续承担并完成了国家863高科技项目、教育部重点项目、省部级科研项目、校企合作项目等。在多方面的关怀和指导下，在中心主任、“长江学者”特聘教授彭苏萍的领导下，该中心具体开展了致密电解质材料、多孔阴极材料、金属陶瓷阳极材料、耐热合金材料、玻璃陶瓷封接材料等的研究工作；     

吉林大学材料科学与工程学院

吉林大学材料科学与工程学院由原吉林大学材料科学系、吉林工业大学材料科学与工程学院、长春科技大学材料科学与工程学院组成。     

《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》征稿简则

《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、中国科学杂志社出版的学术刊物,主要报道材料、机械、工程热物理、水利、计算机科学、自动控制、通信及电子等领域基础研究和应用研究方面具重要意义的创新性成果.《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》为月刊,每月20日出版,其英文版ScienceinChinaSeriesE:Engineering&MaterialsScience和ScienceinChinaSeriesF:InformationSciences双月1日出版,为SCI和EI等收录.1.《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》以刊登论文为主,同时适量…     

无机功能晶体材料的结晶过程研究

功能晶体材料作为光、声、电等转换的重要介质,已经被广泛应用于能源、信息、航空航天等高新技术领域,是目前国际材料科学与工程学科发展的热点和前沿课题.结晶过程是制备功能材料的核心环节,结晶习性直接影响材料的光、电、磁、催化等功能特性.在无机材料的结晶过程中,晶体组成在微观上经历了从自由态离子到结晶态固体的相变过程.可以借助晶体组成离子的电负性及基团微观对称性的变化,研究结晶过程中聚集体的形成和结构演变规律.利用分子振动光谱能够从分子尺度上揭示非线性光学晶体材料在水溶液结晶过程中结晶学结构的形成过程,克服了传统原位观测手段中缺乏对非长程有序结构的确定.利用结晶生长的化学键合理论从热力学和动力学两个方面指导大块晶体的生长实践,合理调控晶体的生长表/界面热力学和动力学.将结晶生长的化学键合理论应用到大尺寸晶体提拉生长参数的设计和优化,成功搭建了大尺寸晶体智能生长系统,并成功生长了φ2″蓝宝石晶体、φ3″YAG晶体和φ4″铌酸锂晶体.     

量子传感与测量领域国际发展态势分析

作为量子信息技术的重要发展方向之一,量子传感与测量可实现跨越式的超高精度测量,并在特定环境抵御噪声干扰,在地质勘测、空间探测、惯性制导和材料分析等重要领域具有广阔的发展和应用前景.本文梳理了近年来欧美等主要科技强国在该领域的重要战略规划与项目部署;并就量子传感与测量五大子领域的发展现状与趋势进行深入分析;最后,对我国提...     

《中国科学E辑:工程科学 材料科学 信息科学》征稿简则

《中国科学E辑:工程科学材料科学信息科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、中国科学杂志社出版的学术刊物,主要报道材料、机械、工程热物理、水利、计算机科学、自动控制、通信及电子等领域基础研究和应用研究方面具重要意义的创新性成果.《中国科学E辑: 工程科学材料科学信息科学》为月刊,每月20日出版,其英文版Science in China Series E:     

我国与中东欧国家科研合作态势研究

中东欧国家是“一带一路”倡议融入欧洲的重要承接带,科技创新合作已经成为我国与中东欧国家合作的重要内容。本文以2011—2020年InCites数据库收录的我国与中东欧16国发表的国际合作论文为研究对象,通过文献计量和数据统计方法,从合作规模、合作国别、合作学科、合作机构等4个方面,揭示近10年我国与中东欧16国开展科研合作的变化趋势,并提出后续深化合作的对策建议,为加强我国与中东欧16国科研合作提供参考依据。分析表明我国与中东欧16国科研合作呈现以下特点：1)合作规模稳步增长,各国合作程度差异显著、合作论文数量呈现“梯队式”分布,波兰位居首位。2)合作学科领域以理学学科为主,7个主要合作学科领域中有4个理学学科、2个医学学科和1个工学学科;各国合作学科领域相似度较高,物理学和天文学是最主要的合作学科领域,临床医学、化学、材料科学与工程、生物学、基础医学等5个学科领域是热点合作学科领域;3)主要合作机构集中在具有较强科研实力的高校和科研院所,且以高校为主;我国排名前5的合作机构是清华大学、北京大学、中国科学院高能物理研究所、中国科学院大学和中国科学技术大学;我国机构合作尚不均衡。对此,提...     

激光与新材料

激光技术的发展在很大程度上得益于相关新材料的问世和应用。本文就激光研究中几个最主要参数指标的进展。综述介绍了材料科学所起的关键作用。从一个方面说明了学科交叉与合作对于科学技术进步所起的重要作用。     

论新材料与制造科学体系在高科技和产业化中的作用

当下高科技与产业化正在快速融合,一方面,为我们提供着丰富的知识、经验、信息与灵感.另一方面,制造业的发展是全球竞争的热点,材料科学又是制约制造业发展的短板.本文通过对互相渗透的7个观点进行深层次分析,论证了走中国道路创建新材料制造科学体系是迎接制造业全球竞争的前瞻性战略布局,是独立培育制高点的举措,是全面贯彻落实五大理念,建设制造强国的重点工作:1)从宏观层面分析全球高科技对材料科学提出的新挑战,指出材料组织演化理论是迎接这一挑战的共同基础;2)从学科内涵的相互联系上揭示了半个世纪以来材料组织演化机理及有关知识单元发展的4个阶段,并论证了材料组织演化理论及相应的知识工具是新材料与制造业的理论支柱;3)阐明了今天的新型产业链是学科交叉和群体性技术革命的产物;4)分析了国际上创立新材料制造科学体系对我国的借鉴意义;5)提出了走中国道路创立新材料制造科学体系必须全面贯彻落实五大理念;6)描绘了新材料制造科学体系的路线图,并强调了"十三五"期间面临的紧迫任务与拟采取的措施;7)创建新材料制造科学体系是迎接制造业全球竞争的前瞻性战略布局,是全面贯彻落实五大理念,建设制造强国的重点工作.     

Science China Technological Sciences 2019年62卷第4期中文摘要

<正>高通量实验技术推动材料创新综述刘艺昊,胡子恒,索志光,胡连哲,冯凌燕,龚秀清,刘轶,张金仓随着"材料基因组计划"的提出和普及,高通量技术已被广泛应用于材料科学领域,极大地加速了新材料的发展.其中,基于机器学习和数据挖掘的材料信息学逐渐成为理论指导,而高通量计算方法可用于前期筛选和结果预测,缩小了目标实验范围.研究者可结合预测结果,再利用集高通量材料制备、表征技术于一体的高通量实验方法进一步研发新型     

《中国科学E辑:工程科学 材料科学 信息科学》征稿简则

《中国科学E辑:工程科学 材料科学 信息科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、中国科学杂志社出版的学术刊物,主要报道材料、机械、工程热物理、水利、计算机科学、自动控制、通信及电子等领域基础研究和应用研究方面具重要意义的创新性成果.《中国科学E辑:工程科学 材料科学 信息科学》为月刊,每月20日出版,其英文版Science in China Series E:Engineering ＆ Materials Science和Science in China Series F:Information Sciences双月1日出版,为SCI和EI等收录.     

北京航空航天大学材料科学与工程学院

材料作为21世纪的三大支柱产业之一,在国家科学研究、国防建设与经济建设中占有十分重要的地位。本院旨在培养材料科学领域、环境工程领域从事科学研究、工程技术开发应用以及经营管理等工作的高级技术人才,现设三个一级本科专业(材料科学与工程、应用化学、环境工程)、六个硕士点、三个博士点和—个博士后流动站。 学院拥有一大批一流师资队伍。现有教授34名(其中博士生导师26名),副教授37名,具有博士学位的教师近50余名,其中超过一半拥有国外留学的经历。 本院承担了国家及国防“973”重点项目、“863”高科技、国家自然科学基金重点基金和重大项目、国防预研等多项课题,“九五”期间经费额度超过了3800万元。近五年来共获得国家自然科学基金40余项。共获得国家科技进步奖和国家发明奖9项,部委级(省部级奖)一等奖、二等奖40余项。在先进结构材料、新型功能材料、高能束流表面工程、材料的失效分析与预测预防、高分子及复合材料等研究方向已达到或接近国内外一流水平。学院拥有以北京市聚合物基复合材料重点实验室、特种功能材料与薄膜技术重点实验室、民航安全技术重点实验室、材料服役与失效重点实验室等多个省部级重点实验室为代表的多个先进实验室和一大批一流的实验设备。     

人工关节材料的研究与展望

本文综述了国内外人工关节材料的主要研究现状及发展，并从材料科学与生命科学出发，提出了新型人工关节材料的设想与展望。     

低维特征空间中基于旋转图像的三维环境模型配准方法

近年来,异类机器人之间(如飞行机器人和地面机器人)的协作成为机器人学研究发展的一个新的领域.异类机器人协作的难点之一是协作环境建模,而由于所获得的环境模型具有不同的观测视角和尺度,其环境建模中的模型配准是一个难点和关键.目前,能够适用于大视角差、大尺度差场景配准的方法并不多,基于旋转图像的配准方法被认为是一种可行方案,但其中存在的计算负担大和在野外环境中的鲁棒性差使得其也很难在实际系统中应用.基于此,面向三维点云环境模型,以旋转图像为基础,提出了一种新的基于低维特征空间的模型配准方法.首先,通过引入模型曲率、旋转图像熵值和激光反射强度3个特征构建了一个三维特征空间,得到候选对应点集合.然后,在候选对应点集合中利用旋转图像的方法查找正确的对应关系,实现模型配准.由于低维特征空间的引入,基于旋转图像特征的对应点搜索区域大大减小,因此算法计算效率得到了极大改善.同时由于引入的新特征与场景旋转图像特征的互补性,算法的鲁棒性和精确性也得到了提升.这些性能改进最后通过实验得到了验证.     

协同优化方法与并行子空间方法的评估与比较

多学科优化设计技术是航空航天领域内近年来发展起来的一种新的总体优化设计技术,致力于解决复杂系统的耦合设计问题,以获得系统的整体最优.协同优化方法和并行子空间方法是多学科优化设计技术中的2种主要方法,本文从计算效率、计算精度、学科自治、工程实用性等方面,结合3个实例,对2种方法进行深入的分析与评估.分析结果表明：并行子空间方法在计算效率、学科自治以及工程实用性方面比协同优化方法略胜一筹.     

压电光子学效应及其应用

近年来,压电光子学作为一个新兴的研究领域吸引了学者们的广泛关注.压电光子学效应是压电半导体的压电极化和光激发的耦合,是利用应变诱导的压电极化调控材料能带结构进而控制电子-空穴的复合发光过程.压电光子学效应为新光源、智能触觉传感和机械光子学等重要技术提供了研究基础,尤其结合第三代、第四代半导体材料同时具有压电效应和半导体特性的优势,有望实现高性能的力-致发光器件.本文简要介绍了压电光子学效应的基本原理、材料体系以及压电光子学器件的研究进展,并对这一学科的未来发展进行了展望.     

GIS位置建模在环境考古中的应用现状和前景展望

随着空间分析技术的普及和学科交叉的深入,地理信息系统(GIS)支持下的位置建模工作在环境考古领域取得了明显进步。不断有国内外学者将这种定量手段应用于古代人地关系和聚落时空演变的研究,积累了一定数量的成果。基于近年来的工作,本文从GIS在考古学中的发展历史说起,按照不同的研究主题论述了GIS位置建模在国内环境考古领域的应用现状。最后,通过总结国外考古学者应用GIS所面临的困难,进一步探讨了国内考古位置建模工作亟需注意的问题和未来发展的方向,可为感兴趣的环境工作者和考古学者提供借鉴与参考。