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报告人简介

杨一诺,机械工程系摩擦学研究所2022级直博生,师从张洪玉副研究员,研究方向是生物摩擦学、生物医用润滑材料。入学以来,以第一作者或共同第一作者在《Advanced Functional Materials》等期刊发表SCI文章4篇,以学生第一发明人申请国家发明专利3项,曾获2024年硕士生国家奖学金、高端装备界面科学与技术全国重点实验室学生实验室贡献奖等荣誉。

9F31

报告题目

润滑纳米盾的制备及其在早期骨关节炎中的应用研究

内容摘要

骨关节炎是一种影响全球数亿人的慢性退行性关节疾病,其主要特征是关节软骨的逐渐退化,导致疼痛和功能障碍。当前的治疗手段主要集中在症状的控制和延缓疾病进程,而尚无根治方法。随着纳米技术在生物医学领域的快速发展,开发新型治疗策略成为可能。本研究旨在基于水合润滑机制,开发一种以润滑“纳米盾”为核心的新型治疗方法,用于早期骨关节炎的干预。基于可逆加成-断裂链转移聚合反应和酯化反应,我们采用创新的化学合成方法,合成了分子量单一的嵌段聚合物,并通过亲疏水自组装得到形貌规则、粒径单一的“纳米盾”;体外实验表明,“纳米盾”具有双效抗炎、润滑增强、生物相容性佳、易被软骨细胞内吞而抗巨噬细胞吞噬等多重性能,能够通过清除线粒体内活性氧、抑制炎症因子表达、抑制Ⅱ型胶原降解三道防线,从而有效减少软骨的磨损与退化;动物实验进一步证实,经“纳米盾”处理的关节表现出优越的生物力学性能,并显著降低了炎症水平,显示出延缓早期骨关节炎发展的巨大潜力,为早期骨关节炎的治疗开辟了新的思路。


报告人简介

赵宇飞,男,清华大学机械工程系机械电子工程研究所2022级直博生,导师朱煜教授,研究方向EUV光刻机掩模台磁阻作动器设计与精密运动控制,集成电路高层次紧缺人才培养专项奖学金获得者。

5C50

报告题目

高推力密度磁阻作动器优化设计与非线性前馈模型辨识

内容摘要

为实现下一代EUV光刻机超高加速度(100g)掩模台研发,针对掩模微动台系统设计中磁阻作动器的优化设计与掩模台无力传感器条件下的高精度非线性前馈建模方法问题开展研究。

8261

清华大学IC精密运动控制技术与装备团队自研EUV掩模台

为解决磁阻作动器的形状尺寸、非线性电磁力、温度间的耦合关系求解与寻优的问题,提出了一种基于神经网络与等效热阻网络联合热模型的全参数耦合求解器。并通过设计3倍频参数台阶扫描信号结合网格搜索与帕累托优化算法实现磁阻作动器的全局最优设计。

209CF

FCEC

全参数耦合求解器

而后基于贝塞尔曲线与改进粒子群算法提出了一种磁阻作动器铁芯形状拓扑优化方法,在寻优结果的基础上进一步提高了作动器20%的推力密度。

形状拓扑优化

磁阻作动器的推力、电流、位置具有很强的非线性,若可以在不使用力传感的情况下实现掩模微动台磁阻作动器的前馈模型辨识,则可以为设计提供极大的便利。为满足这一需求,基于先数据驱动建立高精度数值模型后模型驱动解耦以提高泛化性的思路,提出了一种基于力扩展双驱动系统的参数估计算法,实现模型由毫米级到微米级精度的提升。

力扩展双驱动系统与虚刚度法力范围扩展迭代修正算法

随后提出了在线与离线混合迭代修正算法,与一种虚刚度法力范围扩展迭代修正算法,实现了模型由微米级到纳米级的精度提升。

    

磁阻作动器泛化性模型与在线与离线混合迭代修正算法

最终通过设计由数值到泛化模型的解耦算法并提出一种滑动插值曲面磁滞补偿模型对磁滞予以表征,最终建立了高精度且具备泛化性的物理与唯象混合模型并通过实验完成验证,为下一代超高加速度EUV光刻机的设计与控制提供了技术支持。

C5E4

滑动插值曲面磁滞补偿模型


报告人简介

封纪港,男,2021级博士生,导师为褚福磊教授。博士课题围绕石墨烯增强复合材料的阻尼性能开展了相关研究工作,以第一作者发表论文4篇。曾获清华之友-天玛智控奖学金(2023)、惠妍英才奖学金(2024)、NSK优秀论文奖(2024)等。

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报告题目

石墨烯增强复合材料阻尼性能研究

内容摘要

在金属泡沫上涂覆涂层是增强其机械性能、阻尼性能和冲击性能等的有效方法。本研究通过化学气相沉积与浸涂法制备了涂覆有石墨烯、树脂以及“石墨烯+树脂”混合物的泡沫镍。石墨烯涂层使泡沫镍的阻尼性能提高了195%,这比树脂涂层173%的效果更高。在相同的初始振动幅度下,泡沫镍衰减到稳定状态需要0.3秒,而涂覆有涂层的试样仅需0.05秒。也就是说,阻尼涂层将泡沫镍的振动衰减时间缩短为原来的1/6。在增强泡沫镍的机械性能方面,石墨烯涂层也表现出优异的性能:具体而言,石墨烯涂层使杨氏模量增加了约71.06%,高于树脂涂层的36.37%。更重要的是,石墨烯涂层在高温下仍保持着显著的增强性能,而树脂涂层则失去了增强效果。此外,两种涂层对泡沫镍的吸声和抗冲击性能表现出不同的增强效果。改进了泡沫镍阻尼模型,量化了不同涂层的阻尼增强能力,揭示了石墨烯涂层由于界面滑移而表现出的高阻尼性能。

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扫描电镜图:(a-c)泡沫镍, (d-f)涂覆有石墨烯涂层的泡沫镍

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衰减曲线对比图



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