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(最后更新时间为2023年10月24日)
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报告题目:仿生超浸润界面体系——基于量子限域超流的能量转换/化学反应/信息传输
摘要:生物孔道离子和分子以单链的量子方式快速传输,我们将其定义为“量子限域超流体”。近期研究表明仿生体系也存在量子限域超流现象,例如离子通道和水通道内物质的快速传输。把量子限域超流体引入能源、化学和生物等领域将产生重大影响。量子限域超流体概念作为对传统理论的挑战,将开辟量子离子学的新领域,促进能量转换材料体系的发展和应用,颠覆对神经科学和脑科学中神经信号传输等问题的理解;并将推动界面催化化学理论的发展,为化学、化工和合成生物学等领域的未来发展开辟新的道路。报告题目:材料/力学GPT -- 专业知识指导下的机器学习
摘要:材料/力学信息学使用人工智能(AI)、机器学习及数字技术等新兴领域的技术、工具和理论,来加速材料/力学的科学技术和工业制造的创新。Chat-GPT-4等人工智能快速发展极大地推动和促进了材料/力学GPT和材料/力学多模态大模型的发展。材料/力学GPT包含“硬件”和“软件”两方面。“硬件”指材料/力学AI实验机器人和材料/力学AI实验室;“软件”涵盖材料AI计算及算法。“硬件”和“软件”两方面必须都要强、必须都要夯实。专家知识指导下可解释性机器学习强调专家知识和数据驱动的无缝紧密结合。报告以铁素体-马氏体钢在超临界水环境氧化的泛化公式发现为例,介绍如何发展专家知识指导下可解释性机器学习。报告题目:厚植关键根部技术,打造柔性电子强国
摘要:柔性电子是高度交叉融合的颠覆性技术,将突破经典硅基电子学局限,为后摩尔时代器件设计集成、能源革命、医疗技术变革提供创新引领。未来,柔性电子技术与机器学习等的融合,将在医学图像识别、药物研发、健康管理、疾病诊断与预测等医疗领域中带来造福人类的变革性医疗技术。例如,基于柔性电子的可穿戴柔性智能感知技术及相关材料研究势必将极大的推动当前信息技术和产业的创新型快速发展,将为实现“健康中国2030”的目标提供不竭动力。本报告将从颠覆性创新定义国家未来出发,介绍柔性电子产业发展、创新团队成果和柔性电子产业机遇等,并分析柔性电子在健康科技领域未来发展所面临的挑战和机遇。报告题目:水伏体系,至柔至智
摘要:近十年来,我们发现水与碳纳米材料等功能材料直接相互作用时会产生电势,并把这类水中分子、离子运动引起固体中电子规律运动的物理力学效应称之为水伏效应(hydrovoltaic effect),如等液体通过多孔材料流动时产生流动电势(streaming potential)、液滴在石墨烯等表面运动产生“曳势”(drawing potential)、沿石墨烯等表面波动产生波动势(waving potential)、从碳黑等碳纳米结构表面蒸发生电、产生蒸发势(evaporating potential)等等。这些水伏效应开拓了固-液-气多相界面的从电子到离子分子、到宏观体系的力-电-热-光-磁等多场耦合研究新领域,催生了水伏学(hydrovoltaics)的诞生,为新型功能器件、高效能量转换和智能技术开辟了新途径。这里结合我们近20年的研究工作和体会,从水伏能源、水伏生态、水伏智能三个层面,评述水伏学的研究进展、发展趋势,与大家一起探讨。报告题目:超材料及其与常规材料的融合
摘要:超材料作为一类用人工功能单元构筑的新型材料,导致了材料科学的范式变革,供了一种全新的材料构造方法,为新型功能材料的设计提供了一个广阔的空间:使人们可以在不违背物理学基本规律的前提下,人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”。我们进一步开发了超材料的方法论价值,提出了通过超材料与常规材料融合发展兼具超材料和常规材料优势的新型功能材料的思想,发展出了融合自然机制的高性能超常电磁介质、基于人工机制的高性能“常规材料”等新型材料,为材料性能的改进与提高提供了一种新的途径。报告题目:信息超材料和智能超材料
摘要:2014年我们提出用数字编码表征超材料的新思想,进而提出了数字编码超材料和现场可编程超材料的新概念及其调控电磁场与电磁波的新方法,创建了信息超材料新体系。信息超材料既能对电磁波进行实时可编程调控,也可对数字信息进行实时处理,实现数字射频一体化,因此可构建新体制电子信息系统(例如简化架构的无线通信和雷达系统)。信息超材料对电磁波场和数字信息的现场可编程功能与人工智能算法(例如卷积神经网络和深度学习网络)的深度融合,进一步构建出智能超材料体系,实现了简化架构的智能微波成像系统、微波摄像机、智能感知系统、现场可编程智能计算/感知/通信系统、智能机器人等。本报告将介绍信息超材料和智能超材料的最新研究进展。报告题目:仿生材料的设计合成与未来
摘要:自然界中的珍珠、牡蛎壳、珊瑚、象牙、动物骨骼、牙齿、细菌中的磁性晶体等,都是典型的生物组织制造出的生物矿物。运用受生物启发的仿生合成路径来设计合成类似生物矿物的多尺度复杂结构功能材料一直是无机化学、纳米科学、材料科学和生命科学等领域的交叉研究前沿的热点。目前仿生材料的制备往往面临过程复杂、尺寸受限等挑战。本报告将报告多年来在运用仿生理念设计合成一系列仿生无机/有机纳米复合结构材料和宏观尺度组装体材料方面取得的研究进展,建立了人工仿生合成珍珠母、仿生聚合物木材、超弹性抗疲劳材料等系列多级结构材料的合成方法,阐释了其生长机理,发现了无机仿生材料跨尺度合成的新途径,这类仿生材料展现了广阔的应用前景。报告题目:面向重大需求制备高弹性柔性高分子材料及器件
摘要:面向国家重大需求,开展了几类高弹性柔性高分子材料及其器件的设计与制备研究。(一)面向远程智能可穿戴心血管疾病监测,通过仿生模板法,可控制备了富含类皮肤微棘突结构高分子弹性传感材料与器件,展现了宽检测范围、高灵敏度、快速响应性能、良好传感循环稳定性、生物相容性和穿戴舒适性。(二)面向大数据和物联网高频次,高通量的传感需求,基于目前最具潜力的一种自驱动技术-摩擦纳米发电机技术,制备了首套兼具发电性能和传感性能的智能发电轮胎,可以实现胎压和路面状态的检测;同时开发了智能跑道,可以用于人体动能的回收和步态检测。(三)面向仿生机器人,设计制备了高弹性、高介电常数、低电压下高电致形变的柔性介电弹性体材料,将其用于微驱动器人工肌肉,展现了高能量密度、高输出力和高响应速度。(四)面向高功率、长续航的电子设备绿色供电需求,设计制备了兼具高弹性、高介电常数、低介电损耗、高击穿强度的硅复合弹性体,将其用于一种清洁可再生发电技术-介电弹性体发电机,在表现出高功率密度和机电转换效率的同时,可承受长期的循环疲劳(数十万次)。