2020年细胞力学热点回眸

 概述了2020年细胞力学研究的热点和进展，探讨了细胞膜表面张力、细胞粘附力、细胞弹性模量、细胞与纳米颗粒相对刚度等对细胞生物学行为的影响及其在疾病诊疗中的应用。     

单原子Co修饰TiO2(101)面的结构和析氢性能的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论（DFT）+U的第一性原理方法研究了单原子Co在TiO₂（101）面的掺杂位置和方式、几何结构和整体能量以及掺杂后产物的制氢反应机制，得到了稳定且易出现的单原子修饰结构，即单原子Co吸附在4个O组成的表面空隙的中心位，记为Co/TiO₂（101）。进一步对Co/TiO₂（101）的析氢反应过程和性能进行研究，确定了当且仅当TiO₂（101）面完成表面羟基化反应后，H原子全覆盖的TiO₂（101）表面才能进行后续的析氢反应；此时单原子Co是唯一的反应位点，整体的制氢反应自由能ΔG_H*比Co（111）面更加趋近于0，显示出其具有远优于金属Co的催化性能。此外，Co和TiO₂间的电荷转移和相互作用使TiO₂带隙出现新的掺杂能级，可带来作为光催化基材的TiO₂光吸收性能的改善。     

中子诱发锕系元素裂变的宏观-微观理论研究

宏观-微观模型是核裂变机制理论研究的主要途径之一,是有希望可以很好诠释实验并与实验结果进行定量比较的理论方法.本文综述了在中子诱发锕系元素裂变的宏观-微观理论研究的主要进展.通过开展宏观-微观模型研究,实现了基于五维形变参量的势能曲面的真实计算,利用先进的搜索算法研究获得了核裂变路径、鞍点构型等势能曲面结构信息.基于五维势能曲面上的裂变动力学研究,实现了对主要锕系元素的裂变碎片质量分布数据的理论描述.     

运用乙醇渗漉法优化三叶鱼藤中鱼藤酮提取工艺——基于响应面法

三叶鱼藤伴生红树林植物，严重威胁红树林生态系统.为了变废为宝，挖掘三叶鱼藤中活性物质鱼藤酮，采用渗漉法浸提，选择乙醇浓度和提取时间2个因素，进行响应面法优化提取鱼藤酮，利用液相色谱检验鱼藤酮含量.结果表明，当乙醇浓度为84%，提取时间为4.1 d时，鱼藤酮含量为1.97%，与预测值的相对误差仅为2.48%.因此鱼藤酮的优化模型可行.     

针对工艺品设计中复杂曲面重构的数字化设计研究

为解决工艺品设计中复杂曲面的重构问题,以陶瓷小猪为例,利用逆向工程软件对工艺品复杂曲面进行逆向重构及数字化设计,得到相应的数字模型。通过检测对比,重构的数字模型与实物关键表面偏差均在0.08 mm范围以内,大大提高了复杂曲面的产品设计开发能力,缩短了开发周期,提高了生产效率。     

基于粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法

针对无人水面艇(unmanned surface vessel, USV)集群在路径规划中的协同避碰问题,提出了基于滚动优化策略结合粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法。首先,通过已有雷达、光电等传感器参数指标建立综合视域模型;其次,采取基于正切函数的惯性权重调整结合线性调整学习因子的方法来提高粒子群优化算法的全局搜索能力,同时,在适应度函数中加入转艏角控制来提高路径的平滑性;最后,利用改进后的粒子群优化算法规划出每个综合视域内的路径。仿真实验结果表明,该优化算法能实现USV集群的实时避碰,并快速为USV集群规划出平滑、安全的全局最优无避碰路径。     

响应面法优化谷氨酰胺转氨酶交联大豆分离蛋白的工艺

研究了关于谷氨酰胺转氨酶(TGase)对于大豆分离蛋白(SPI)交联的影响;以凝胶强度为考察指标,采用响应曲面法(RSM)考察TGase含量,酶反应时间,酶作用温度对SPI凝胶性能影响规律,并优化得到最佳工艺参数;实验结果表明,酶的加入量,温度对大豆分离蛋白的凝胶强度有显著影响(p0. 05),得到蛋白凝胶性能最佳的工艺,在酶含量3. 63%,酶作用温度38. 15℃,酶反应时间2. 04 h时蛋白凝胶的凝胶强度达到极值301. 8;研究表明:TGase能够促进大豆分离蛋白形成良好的凝胶。     

地形复杂性对河道槽蓄量计算精度的影响

通过数学曲面建模和3dsmax曲面建模两种方式建立概化河道曲面,按一定间距对曲面进行离散化,利用得到的采样数据计算了曲面与参考面之间的体积及与理论值的相对误差.采用分形维数对曲面复杂程度进行量化,得到了曲面分维数与体积相对误差之间的相关关系.结果表明:在不考虑地形测量误差的理想条件下,河道槽蓄量的计算精度与床面复杂程度线性相关;但床面复杂程度并不是唯一的影响因素,相同曲面分维数下相对误差并不相同,甚至相差很大.     

声表面驻波在微流控领域的应用

 声表面驻波（SSAW）因其非接触性及生物相容性，目前已被广泛应用于微流控领域，在生物医学、诊断学等领域有着广阔的应用前景。概述了声表面驻波的形成过程和对微流体中粒子的控制机理；综合当前该技术国内外研究现状，分析了在微流控领域中声表面驻波相对于其他物理场的优势；针对声表面驻波在微流控领域中存在的问题对未来的研究提出了合理展望。     

表层残余应力对几何形体热变形的影响

机械设备在运行过程中由于运动副中的摩擦与热源的作用,各零部件将产生热变形。热变形的大小 受零件的形状,材料以及表导残余应力等因素的影响。该文以简单的几何形体－厚壁长圆筒为例,着重分析了表层残余应力对几何形体热变形的影响,这种影响在超精密加工和纳米技术中是不能忽略的。