期刊,中国科学（技术科学） 2024年卷8期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

中国科学（技术科学）

主　　编：严陆光

出版周期：月刊

国际刊号：1674-7259

电子邮箱：technology@scichina.org

电　　话：010-64016732

邮政编码：100717

地　　址：北京东黄城根北街16号

中国科学（技术科学）/Journal SCIENTIA SINICA TechnologicaCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。本刊从2009年1月期变更为主要报道技术科学方面的优秀成果，主要学科为材料、机械工程、工程热物理、水利、空间科学、航空、土木工程、核科学与技术、电工、电机、建筑、工程力学等，而不再刊登有关信息科学方面的内容。

正式出版

收录年代

近地小行星防御的可行性研究

张熇顾征张相宇韩承志...

1435-1445页

查看更多>>摘要：面对潜在的小行星撞击风险,研究人员提出多种防御方法,本文对采用不同处置技术对不同大小、不同密度、不同预警期的小行星进行防御的可行性开展了数值分析,评估了小行星防御的技术可行性,给出了不同处置技术适用的防御场景,并分析确定了相应的关键技术需求.

关键词：

小行星防御动能撞击核爆附着推离离子束推离

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双小行星系统内碎片演化的动力学机制研究

高云峰李志杰包长春呼伦呼...

1446-1460页

查看更多>>摘要：小行星表面风化层和附近空间碎片环境在撞击作用下会发生改变,部分小天体因此表现出活跃性,这为人类了解行星演化的动力学机制提供了关键线索.针对撞击作用下双小行星系统内碎片演化的动力学机制研究,本文建立了一个考虑具有不规则形状和非均质内部结构的双小行星的引力以及太阳系多种作用力的碎片演化的动力学模型,用于对碎片进行动力学仿真.在该模型中,本文开发了一个非结构化表面快速碰撞检测技术,用于检测碎片与小行星表面发生的接触碰撞.模型综合考虑了太阳光压力、行星引力、碎片在小行星表面的复杂反弹过程等因素的影响.本文设计了大规模碎片在双小行星系统内演化的仿真实验,分析了直径从0.01 mm到10m的碎片的演化过程及其动力学机制.

关键词：

双小行星系统空间碎片动力学

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小行星防御卫星的轨道特性对其防御范围的影响研究

包长春李志杰高云峰王经纬...

1461-1472页

查看更多>>摘要：近地小行星防御问题研究意义深远,不仅涉及地球生态系统稳定与物种多样性保护,更与人类文明安危直接相关.动能撞击是对近地小行星进行防御的一种有效方案,大部分现有研究主要集中于从地球表面发射防御卫星进行小行星拦截.本文关注天基防御方案,即在地球高轨道有针对性地部署防御卫星,以对潜在威胁地球的近地小行星实施紧急动能撞击.基于此方案,本文深入探讨不同轨道特性对防御系统的有效防御范围的影响.以防御卫星轨控发动机的最大变轨能力为约束,通过求解二体模型中的Lambert问题,探究卫星轨道的不同半长轴、偏心率和倾角对防御范围的影响.研究结果发现,卫星轨道的有效防御范围会随着半长轴的增大而扩大,偏心率增加则会导致防御范围缩小,而轨道倾角的增大初始会使防御范围减小,随后逐渐增大,并在倾角达到90°时触达最小值.本研究致力于全面理解天基防御系统的性能特点,并提出优化防御卫星轨道配置的有效建议,旨在进一步提高近地小行星紧急防御的整体效能.

关键词：

小行星防御动能撞击防御范围

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改进Zernike矩的小行星接近过程图像的亚像素边缘检测方法

刘月鹏张新宇乔栋徐义奇...

1473-1484页

查看更多>>摘要：对小行星图像边缘检测是实现小天体接近过程中精确自主导航的关键,对威胁小天体防御应对措施的精准实施至关重要.现有的小行星图像分割算法精度较低,且图像中存在星点密集等问题,给后续的图像处理带来挑战.本文针对小行星接近过程中图像的亚像素目标分割问题,提出一种改进Zernike矩的亚像素边缘检测方法.首先,使用双边滤波器进行图像预处理;其次,使用改进的形态学梯度滤波算子实现像素级边缘的粗定位;然后,使用改进的Zernike矩模型建立7x7模板,并通过Otsu法计算得到Zernike矩的最佳分割阈值,实现边缘检测的亚像素精确定位;最后,使用细化算法对亚像素图像边缘进行提取.仿真结果表明,该算法可以实现对图像边缘的高精度亚像素定位,研究可以为未来小行星防御的自主导航与定轨提供参考.

关键词：

亚像素边缘检测Zernike矩

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基于太阳能电推进的小行星动力推离方案设想及处置策略

彭玉明薛璐瑶耿志卿陆希...

1485-1495页

查看更多>>摘要：近地小行星对地球构成了潜在的撞击威胁,如何有效可控地实施防御方案成为近年来的热点问题.采用电推进的动力推离在轨处置方法能够以持续作用的方式改变小行星的轨道,使小行星的可控偏转成为可能.面向未来小行星防御偏转需求,本文提出了一种以太阳能电推进为基础的分布式小行星动力推离处置方案设想.通过能源与推进系统的分布式部署,实现能源供应与偏转变轨的综合效能优化.在此方案基础上,针对不同自转特性的小行星,提出了三种附着部署与偏转处置策略,对比分析了电推开机阈值角度、推力矢量调节等参数对偏转效果的影响.研究发现,基于太阳能电推进的动力推离处置策略能够使百米级尺寸的近地小行星产生偏转,该研究可为近地小行星防御提供方案参考.

关键词：

小行星防御动力推离太阳能电推进轨道偏转

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静电纺丝技术制备聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料研究进展

曾志勇曹丰黄建张风华...

1496-1518页

查看更多>>摘要：随着电子信息技术的发展,电磁波污染已经严重影响了人类健康和社会进步,因此急需开发出一种高效的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)屏蔽材料.静电纺丝技术可以制备出柔韧性好的超薄多孔纤维膜,电磁波能够在纤维膜内部进行多次反射而被消耗.MXene作为一种新型的二维(2D)材料群体,具有高比表面积、高导电性以及易加工性,是一种潜在的EMI屏蔽材料.因此,将静电纺丝技术和MXene材料相结合,能够制备出多功能的聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料.本文首先介绍了静电纺丝技术的概念、原理及其影响因素,其次,分析了MXene材料的组成和制备方法,最后,讨论了静电纺丝技术制备聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料的最新进展并对未来聚合物基MXene增强静电纺丝复合材料在电磁屏蔽领域的发展做出展望.

关键词：

静电纺丝技术电磁屏蔽MXene纳米纤维

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应对老龄化所致慢病的智能生物材料

袁月辉黎谨周亚鸣朱雪菲...

1519-1532页

查看更多>>摘要：人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发,对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战.本综述通过回顾生物材料的发展历程,总结归纳了各阶段生物材料的优劣势,同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题,最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术,研发能感知生理病理微环境,适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代"自适应"智能生物材料.

关键词：

老龄化疾病材料生物学智能生物材料组织修复

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带爪无人机自主控制技术新进展

段海滨王壮壮霍梦真孙永斌...

1533-1548页

查看更多>>摘要：带爪无人机因同时具备作业机构的高精度操作能力和无人机的灵活机动性而被广泛关注.随着带爪无人机应用需求的增加和能力边界的拓展,国内外学者对其关键技术的研究日趋深入.本文对带爪无人机的作业机构构型、建模和控制方面的代表性研究进展进行了讨论分析,并分别从作业机构和无人机平台角度阐述了其演变历程,将带爪无人机的建模方法分为整体建模法和独立建模法,在自主控制方面归纳了目前所研究的经典控制及机器学习方法,并分析了其优缺点.讨论了带爪无人机自主控制的技术难点和痛点,并对其未来发展方向进行了展望.

关键词：

带爪无人机作业机构无人机平台动力学建模自主控制

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脉冲激光超快时间分辨方法在岩石力学领域的应用与进展

李英骏张鸣原何满潮

1549-1562页

查看更多>>摘要：脉冲激光成像技术是一种利用脉冲激光短脉冲半高宽(FWHM)特性提高记录极短时间间隔物理过程时间分辨率的方法.它在锁模技术、啁啾脉冲放大技术(CPA)以及腔外脉冲压缩技术等相继出现后可以将成像的时间分辨率压缩到阿秒级别(10-18s);并且激光成像技术已经被应用在生物、化学、电动力学等需要超快时间分辨率的领域.在岩石断裂、爆破等过程中裂纹的扩展速度接近声速,整个室内实验中的时间间隔仅持续数十微秒.传统的高速摄影通过不断增加单位时间连续曝光数的方法已经达到了技术瓶颈,亟须一种新的方法突破记录手段的时间分辨率极限.本文对脉冲激光超快时间分辨方法在岩石力学领域的应用与进展进行了系统性综述,包括以下四个方面:阐述超快脉冲激光的发展过程与应用现状;在总结岩石力学中高应变率、动力学相关问题的基础上,回顾总结传统高速摄影在这类问题中的应用与进展;将脉冲激光超快时间分辨方法与传统高速摄影进行对比,总结脉冲激光超快时间分辨方法在解决这些问题的优势;最后对脉冲激光超快时间分辨技术在未来解决具有极短物理过程的岩石力学室内实验方面进行了讨论与展望.

关键词：

超短脉冲激光超快时间分辨方法岩石力学室内实验

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竖式炉窑气固换热与反应的协同强化

陆元翔李飘刘恋至姜泽毅...

1563-1576页

查看更多>>摘要：竖式炉窑内动量、能量、质量传递和化学反应之间是相互影响的,建立炉内能质传递和化学反应间的协同耦合关系对竖炉节能降耗增产有重要意义.本文探讨了颗粒有序堆积单元结构通道内流动换热反应的场协同原理.为深入研究竖炉内炉料堆积下的多物理场间协同强化关系,针对简单立方(SCC)、体心立方(BCC)和面心立方(FCC)有序堆积方式下的颗粒堆积单元结构通道,本文采用CFD软件对其流动换热反应过程进行数值模拟,对比了其中两种颗粒雷诺数条件(Rep=200和Rep=2000),并探讨其传热传质场协同原理.模拟结果表明:在整体上看,FCC堆积方式的整体换热和反应速率最大,在流动方向上对温度降低的影响最为显著,且流动速度对温度分布的影响相对较小,SCC结构则刚好相反.针对气固反应,BCC堆积方式的整体传热、传质场协同数最大,当Rep=2000时,平均值分别在130和260.在空气流动方向上,场协同数(传热/传质)、颗粒表面对流换热系数和反应速率呈周期性振荡,且在传热和传质场协同数较大的区域,其颗粒表面对流换热系数和反应速率也较大.

关键词：

竖炉颗粒堆积协同强化气固换热数值模拟

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