多学科交叉类课程思政教育探索与实践——以系统科学与人工智能课程建设为例

教育是党的事业发展的重要保障,是国家兴旺发达的根本基石。习近平总书记强调,要落实立德树人的根本任务,努力培养担当民族复兴大任的时代新人,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。新时代背景下,如何在多学科交叉类课程中开展思政教育教学工作,培养具有多学科交叉特色的高质量创新型人才,成为了人才培养的关键任务和重要挑战。作者结合自身系统科学的交叉学科特色,对多学科交叉类课程人才培养进行探索与实践,通过明确思政育人目标、修订教学大纲、精选思政育人素材、构建典型案例、注重实践育人、完善考核方式等多种方法,提升多学科交叉类课程思政教育的效果。这一系列有效的实践方案和跨学科交叉的人才培养模式,有望为我国系统科学与人工智能专业相关的人才培养提供有益的参考,以培养更多具备全面素质和创新能力的时代新人,为国家建设和发展提供更多智力支持。

电解液改善锂离子电池低温析锂研究进展

锂离子电池作为便携式电子产品和电动汽车的“心脏”,在推动人类社会的无化石燃料化中发挥着至关重要的作用。然而,在低温条件下(0℃及以下)充电时,锂离子电池电极极化急剧增大,导致了严重的析锂问题。通过合理设计低温电解液,降低低温充电时电极极化,并构建稳定的电解液-电极界面,可以有效遏制析锂及其对锂离子电池带来的不利影响。本文首先阐释了低温下锂离子电池析锂的形成机制,并指出低温电解液的设计是改善锂离子电池低温析锂行为的有效途径。接着,本文进一步介绍了缓解低温析锂问题的几种电解液设计策略,包括降低去溶剂化能垒的弱溶剂化电解液和共嵌入电解液、衍生低阻抗固态电解质界面膜(SEI)的局部高盐电解液以及钝化析锂的羧酸酯基高盐电解液,同时比较了这些策略的优劣势。最后,结合现有研究成果,展望了电解液调控低温析锂行为的未来研究方向,提出了发展实时析锂预警方法、采用实用化条件评估电解液抑制低温析锂能力以及设计兼顾电化学动力学和界面稳定性的高比能硅碳负极用低温电解液,以望实现低温锂离子电池的高容量发挥和长循环寿命。

超级铝热剂在固体推进剂中的应用研究进展

超级铝热剂具有高放热和高活性的特点,其反应速率和能量释放效率均显著高于传统铝热剂,应用于固体推进剂有望改善释能速率、效率、感度等指标,已成为固体推进剂的发展方向。总结了超级铝热剂的制备工艺、特点及其工业化应用潜力;论述了超级铝热剂在固体推进剂中的适用性;综述了超级铝热剂的微结构(燃料/氧化剂界面控制、核壳结构、多层膜结构)和组分(金属氧化物、氟材料、碳纳米材料)对固体推进剂燃烧性能和能量释放的影响。超级铝热剂的添加显著提高了热反应活性和放热量,增强了推进剂的点火及燃烧性能,同时存在工业生产成本高、工艺控制要求复杂、燃烧过程精密控制难度大等问题,展望了未来超级铝热剂在固体推进剂中应用的研究重点和发展方向。

智能无人集群系统跨域协同技术研究现状与展望

随着智能化技术和无人系统技术的快速发展,智能无人集群系统跨域协同的概念应运而生并得到了广泛关注与深入研究,智能无人集群系统跨域协同技术逐渐成为世界各国抢占无人系统技术竞争中的制高点。本文从我国智能无人集群系统跨域协同技术的发展需求出发,梳理了海空、空地以及海陆/海陆空等典型无人场景跨域协同技术的研究现状;深入分析了智能无人集群系统跨域协同技术的发展现状、技术需求以及未来的重点研究方向。最后,从总体思路、体系架构、理论创新和技术攻关4个层面,提出了推动智能无人集群系统跨域协同技术稳健与快速发展的对策建议,以期促进我国无人系统应用能力的持续提升。

战术级任务规划方法研究综述

随着武器装备向多元多能和体系化运用发展,现代战争对指挥决策全局性、时效性和科学性等方面的要求越来越高,各军事强国任务规划系统建设需求迫切,且发展很快。为更好地推进任务规划系统研究,对战术级任务规划方法进行全面综述。总结任务规划系统的发展历程、战术级任务规划的方法框架,重点综述战术级任务规划主要实现方法及未来发展方向。在主要实现方法方面,重点围绕任务描述、任务分解、任务分配、方案评估等业务中涉及的主要方法进行综述和分析;在未来发展方向方面,从规范性、通用性、可信性等方面提出发展建议。

相场模拟研究AZ31B镁合金的动态再结晶

镁合金被广泛应用于材料科学、航空航天及军事装备等领域。实验发现,镁合金材料在动态加载下的力学响应与介观尺度不连续动态再结晶紧密相关。为此,构建了镁合金动态再结晶的相场模型,以AZ31B镁合金为研究对象,模拟了不同温度(250~400℃)、低应变率(0.01~1.00 s^(-1))加载下的不连续动态再结晶演化过程。再结晶相场模型耦合了塑性应变,实现了应力-应变曲线与再结晶组织演化的迭代求解。模拟发现,再结晶晶粒的体积分数和平均晶粒尺寸随温度的升高而明显增大,随应变率的增大而减小。

基于医院信息系统多源时序数据的急性脑卒中预测研究

目的 开发能够实时预测急性脑卒中的模型,辅助医生提高脑卒中的早期识别。方法 利用无感式智能床实时监测数据,结合医院多源信息系统时序数据,通过逻辑回归、随机森林和门控循环单元(GRU)等人工智能算法,构建脑卒中实时预测模型。采用夏普利可加性解释值对重要预测因子进行排序。结果 短暂性脑缺血发作和急性缺血性脑卒中预测的最佳表现均来自GRU模型,受试者工作特征曲线下面积(AUROC)分别为0.79和0.94,急性大血管闭塞性缺血性脑卒中预测的最佳表现来自随机森林模型,AUROC为0.89。年龄、性别、疾病史以及血压、呼吸、脉搏对脑卒中的发生是重要的。结论 本研究通过结合医院信息系统多模态时序数据有效地识别了急性脑卒中,并揭示了脑卒中常见危险因素外的重要预测因子。

液滴输运功能表面的仿生设计与制备研究进展

液滴输运功能表面在绿色能源、医疗科技、新材料等领域具有重要应用,例如雾中淡水收集、药物靶向治疗等.自然界具有多种可实现液滴定向运输与定点转移的生物表面,为液滴输运功能表面的设计与制备提供了绝美的范例,已涌现出大量新颖的、巧妙的仿生设计研究成果,本文首先概括总结了自然界具有自发输运液滴的典型生物体功能表面,阐述了表征固体表面浸润性相关的基础理论;其次,综述了不同自驱动机制下液滴输运功能表面的仿生研究进展,对比分析了不同功能表面的液滴自驱动机理及影响因素;进一步分类阐述和分析了磁场、电场、温度场等外场调控实现液滴定向运输或定点转移功能表面的研究现状;最后归纳总结了此类仿生功能表面在实际工程中的应用,并对该方向的研究前景和发展趋势提出展望.

耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展

镁合金因其密度低,轻量化效果明显,矿产资源丰富,在航空航天等领域得到了广泛的应用,成为“21世纪新型绿色材料”。但镁的电化学活性强,耐腐蚀性能差,一直限制着镁合金的大规模应用。目前,探索镁合金的腐蚀机理,设计新型耐蚀镁合金的成分已经引起人们的广泛关注。本文以耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展为题进行了讨论,主要阐述了镁的腐蚀反应机理和异常析氢现象等镁合金腐蚀机制,以及电偶腐蚀、点蚀、丝状腐蚀、应力腐蚀等腐蚀类型,并总结了不同合金元素对镁合金耐腐蚀性能的影响。重点概述了第一性原理模型、分子动力学以及X射线计算机断层扫描技术(X-CT)在镁合金腐蚀方面的应用,期望能够为耐腐蚀镁合金的成分设计提供帮助。

固态电解质锂离子输运机制研究进展

全球环境问题推动了可充电锂电池技术的飞速发展.与液态电解液相比,固态电解质不易燃,构筑所得固态电池的安全性能得以提升.如果能够理解固态电解质中的离子输运行为,就能精准调控固态电池锂的动力学稳定性和倍率性能.随着计算机技术的快速发展,原子尺度模拟技术成为理解材料离子输运的重要手段.针对以上问题,本综合评述首先汇总了固体材料中的常见扩散机制;然后介绍了固态电解质中的锂离子输运机制,着重讨论了影响固态电解质锂离子输运的重要因素(晶体结构、电子结构、外部因素及晶界);最后对固态电解质锂离子输运机制研究进行了总结与展望.

金属光固化3D打印研究现状

通过对金属光固化3D打印的研究结果和工艺流程进行总结,划分了四种主要的实现途径,即固化烧结法、固化镀膜法、混合固化法和固化模具法,其中固化烧结法是制备金属零件的主要方法,固化镀膜法常用于制备精密电磁设备元件,而混合固化法通常直接固化浆料而无需经过烧结使零件一步成型;归纳了金属光固化3D打印所使用的光敏树脂成分和所制备零件的性能;指出了该技术目前发展还存在浆料中金属与聚合物性质差异、工艺参数研究不足、光敏树脂配方较少等亟待解决的关键科学问题;从研究工艺参数对零件性能的影响、开发新型光敏树脂配方和发明更适用于金属光固化3D打印的设备方面展望了其未来的发展方向.

锂离子电池硅基负极研究进展

锂离子电池因其高能量密度的优点在能源领域发展迅速.硅基负极由于其高理论比容量被视为是继石墨之后最具发展前景的负极材料,但是硅基负极在嵌脱锂过程中会发生严重的体积膨胀,导致电池容量的衰减和库伦效率的下降,影响了其商业化应用.本文综述了硅基负极的工作原理以及面临的问题挑战,重点从硅基负极的结构设计与改性、粘结剂的开发以及电解液添加剂三个方面对硅基负极进行了系统的阐释,并对其今后的发展趋势进行展望.

金属锂电池中碳基梯度亲锂和导电复合锂负极的研究进展

金属锂是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料。然而,循环期间不均匀的锂沉积/脱出过程和大体积形变,严重阻碍了金属锂负极的实用化。为了解决上述问题,引入三维骨架形成复合锂负极是一种有前景的策略,可以促进均匀的锂沉积/脱出并缓解负极体积形变。梯度复合锂负极可以引导锂自底向上沉积,从而最大限度地发挥复合锂负极的优势。由于碳骨架具有结构可调节性强、(电)化学稳定和重量轻等特点,碳基梯度复合锂负极受到了广泛关注。本文总结了碳基梯度复合锂负极的最新进展,将其分为梯度亲锂骨架、梯度导电骨架和双梯度骨架,讨论了各类梯度骨架的特点和研究进展。同时,对梯度复合锂负极的发展进行了展望,以望推动复合锂负极在高能量密度电池中的应用。

基于ICME研究Al_(2)Y相对镁合金局部变形和损伤的影响

近年来,集成计算材料工程(ICME)已成为设计新材料和制造工艺最强大的材料基因组工程(MGE)方法之一。采用基于位错密度的晶体塑性相场损伤模型定性和定量分析了Al_(2)Y相对镁基体局部应力、应变、位错密度、滑移系统以及损伤行为的影响。结果表明:镁合金在塑性变形过程中,损伤驱动力与晶粒基面滑移的施密特因子(SF)呈非常明显的线性关系,SF<3的晶粒,损伤驱动力较大,SF>3的晶粒,损伤驱动力较小。镁基体中损伤的起源和传播还取决于Al_(2)Y相的大小和位置。位于晶界处的Al_(2)Y相会引起较大的应力集中,导致损伤驱动力以倾斜的角度(约45°)传播;较小的和位于晶内的Al_(2)Y相的损伤驱动力较小,在变形过程中起到强化镁基体的作用。

高性能镁合金的研究进展

追求更高强度的材料一直是结构材料研究人员的目标,尤其是轻质结构材料-镁合金,被誉为“21世纪最轻的结构合金”。低密度、高性能镁合金在各种技术应用中非常具有吸引力,特别是在镁合金中加入主要合金化元素后,其强度、塑性得到了极大提升,从而促进了不同合金体系的镁合金发展。本研究综述了铸造镁合金和变形镁合金的研究和发展现状。重点从合金体系、合金组成、制备工艺和力学性能等方面进行综述,旨在对未来设计强度更高、综合性能优异的镁合金提供参考。

中医药在治疗非酒精性脂肪肝病中的研究进展

非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是肝脏脂肪堆积、氧化,引发肝功能损伤继而引起的代谢功能障碍性疾病。目前还没有一个全面成熟的理论体系解释NAFLD的发病机制,但是研究发现有多种因素会诱发NAFLD。中医药对治疗肝疾病的研究历史久远,并拥有一套完整的治疗体系。部分传统中草药清热利湿,在治疗NAFLD方面取得了卓越的研究成果。本文通过研究中医药对NAFLD治疗作用,总结了对NAFLD进程起有效治疗效果的中药复方及其有效成分,深入挖掘其临床研究进展并进行总结,发现了对NAFLD具有预防、治疗作用的中药单方与复方。

金属锂负极溶剂化结构调控的研究进展

金属锂负极具有极高的理论比容量和极低的氧化还原电位,被认为是二次电池体系中负极材料的最终选择.但在实际应用过程中,不稳定的电极/电解液界面会造成大量的锂枝晶生长,导致容量损失乃至热失控等安全问题.调控锂离子溶剂化结构,可促进有益的固态电解质界面膜(SEI)成膜组分在电极表面优先分解,进而稳定电极界面并可诱导锂离子均匀沉积,是提升液态和准固态金属锂电池电化学性能的重要手段.本文综合评述了近年来从液态到准固态电解质中锂离子溶剂化结构调控的策略和设计原则,探讨了溶剂化结构改变对电极/电解质界面的影响,并对准固态电解质的研究前景进行了展望.

基于阵列式传感器侵彻信号采集与计层算法研究

侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列式传感器的侵彻模拟实验方法,通过设计间距,控制三次撞击时间的间隔分别为9.15和5.41 ms,对比有限元仿真结果,验证了多通道信号采集电路的可靠性与模拟实验方法的可行性。同时,为提高计层识别的准确性,分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Winger-Vile分布对实验数据进行计层分析。分析结果表明,Winger-Vie算法可从时间、频率、能量多维度综合分析,具有较高的识别率和直观性,但在信息提取方面还需要改进时频分析进行优化。本文研究内容为下一步实现高精度侵彻信号计层以及解决信号黏连问题提供了重要依据。

基于CALPHAD计算的铸造Al-Si-Cu-Mg合金热处理工艺优化研究

热处理工艺参数的优化在铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织性能调控方面扮演着重要角色。本工作以铸造Al-Si-Cu-Mg合金为研究对象,利用热力学计算和实验相结合的方法对合金的热处理工艺参数进行优化设计。热力学计算和差示扫描量热法(DSC)结果表明,Al-Si-Cu-Mg合金低熔点共晶相Al_(2)Cu相的形成温度是501℃,并且通过热力学软件动力学模块计算可知Si、Mg和Cu元素在495℃固溶温度下5 h内能够达到均匀化扩散。随着固溶温度的升高和时间的延长,共晶硅发生熔断、球化和粗化长大现象。另外,显微硬度受固溶程度以及共晶硅形貌的影响,在固溶过程中随着固溶温度的升高和时间的延长先升高后降低。当固溶温度为495℃、固溶时间为12 h时,显微硬度达到最大值(70.8±1.0)HV,球状共晶硅的Feret直径为2.8μm。在170℃下对合金进行时效处理时,合金的显微硬度逐渐升高,当时效时间为5 h时达到峰时效,其显微硬度达到(119.0±5.7)HV。

大气环境温度与压力传感器的自动化标定系统研究

目前大气环境传感器的测试和标定主要依赖于人工手动操作完成,测试和标定效率较低,结果准确率较差。为解决该问题,在分析大气环境传感器工作原理的基础上,搭建了一套由真空泵电机、气压控制器、高低温箱、金属密封腔、标准数字温度计、工控机、待标定大气环境传感器等部分组成的大气环境传感器硬件测试平台,并设计了大气环境自动化软件测试系统,通过工控机控制标准环境,对标准环境参数进行周期采样,自动判定稳态并记录标定所需参数,从而拟合出标定曲线。对待标定温度和压力传感器进行自动化标定测试,结果显示:温度标定的拟合相关系数为0.9945,重复性误差为0.087%;压力标定的拟合相关系数为0.996,重复性误差为0.046%,验证了测试系统的可行性。此研究成果为大气环境传感器快速部署应用提供了有力支撑,对于推动自动化技术在大气环境参数测量领域中的应用具有重要意义。