《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

一种基于聚类强化学习的城市道路交叉口交通信号优化方法，该方法涉及智能优化技术领域，可以提高单位时间内通过道路交叉口的车辆数。道路交叉口是道路网的重要组成部分，也是路段交通流的瓶颈。研究显示，城市平面交叉口的通行能力只相当于路段上的40%-50%。平面交叉口所消耗的时间约占全程时间的31%，而车辆行驶延误时间中有80%-90%由平面交叉口延误造成。提高城市平面道路交叉口的通行能力，可以减少车辆延误，节约人们的出行时间，增强人们的出行安全，并能够减轻环境污染。  本发明能够根据交叉口的 交通状态自动选择合适的相位动作，以适应交叉口交通状况的变化，能够提高单位时间内通  过交叉口的车辆数，减少车辆延误。与其他聚类强化学习方法的不同之处在于，本发明在学 习过程中，能够根据回报值的标准差动态地增加或减少质心数，能在保证强化学习收敛的前  提下尽可能地减少质心数，从而尽可能减少Q值函数存储空间、提高收敛速度，使交通信号控制策略更快地适应当前交通流情况，从而尽可能减少交通延误。

本发明公开了一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法，涉及电力电子控制技术领域，对构网型VSG功率同步控制的变流器输出电压信号复合前馈实现构网型变流器并网系统及实现变流器输出功率解耦的方法。包括构网型VSG功率控制模块、电网参数检测单元、线路阻抗观测器、虚拟阻抗压降前馈环路以及电压信号二次前馈环路。本发明的复合前馈控制策略结合虚拟阻抗和电压幅值与功角补偿，显著减弱了有功与无功功率的耦合作用，实现了高效解耦，适用于复杂电网环境。

热喷涂是通过对传统激光熔覆的光学准直、聚焦和整形以及与之配合送粉头的重新设计从而实现均匀薄涂层的高速熔覆技术，目前受到广泛关注。由于兼具热喷涂快速沉积涂层特性以及激光熔覆冶金结合的特点,有望成为规则表面实现替代电镀硬铬的新方法。冷喷涂是利用超音速气流获得高速粒子使其通过固态塑性变形沉积而制备技术的方法。超高速激光熔覆相比于传统激光熔覆，激光能量主要作用粉末，能量分配：基材 20%，粉末 80%，粉末温度高于熔点，修复产品表面粗糙度可小于 20 微米，修复厚度可低至 30 微米。

（专利号：ZL 201510093093.1） 简介：本发明公开了一种基于激光冲击波技术耐磨涂层制备的方法及装置，涉及零件再制造技术领域。本发明方法首先将待喷涂工件表面清洗、去油、喷砂和预热处理后，利用等离子喷涂的方法在工件表面上得到厚度满足要求的热态的硬质材料涂层后，紧接着利用激光冲击波在已形成的热态的硬质材料涂层中连续多次嵌入软质材料的微粒，材料凝固和冷却后，硬质材料涂层中均匀分布着少量软质材料涂层。本发明装置包括激光发生器、导光分光系统、电弧制液系统、工件夹具系统以及控制系统。本发明方法所制备的涂层硬度高、摩擦系数小、磨损率低，本发明装置具有操作方便、成本低以及效率高的特点。  

本发明提供了一种基于PDMS聚合物的柔性量子点随机激光器，包括两层PDMS薄膜层以及两层PDMS薄膜层之间夹置的渗透层，PDMS薄膜层中的交联剂浓度大于4%，渗透层中的交联剂浓度为2%?4%，渗透层为内应力分布不均匀的PDMS薄膜层，渗透层上设有至少一组由中心点向各方向发散的若干条线性凹槽或至少一组由中心点逐渐扩散的若干个环形凹槽，凹槽供量子点渗透。本发明量子点在随机激光出射过程中充当增益介质的作用，利用渗透层的内应力分布不均，通过光弹性效应形成局域化折射率不一致，增强多重散射作用，达到了降低出射随机激光阈值的目的。本发明中量子点填充在浓度较低的渗透层内，相比玻璃基板表面的量子点薄膜，具有长时间运作的特点。同时由于PDMS是柔性材料，具有可弯曲的特点，可以实现柔性随机激光器制备。

本发明提供了一种基于表面等离子体的量子点随机激光器，包括顺序层叠的第一玻璃基板、间隔层和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板在与间隔层贴合的表面上设有微米级凹槽供量子点沉积，所述间隔层中含有固定在第二玻璃基板上的金属纳米粒子，控制金属纳米粒子与量子点之间的距离。本发明金属纳米粒子的表面等离子体共振效应增强泵浦光的激发效率和随机激光的辐射效率，同时间隔层有效避免了量子点与金属纳米粒子接触而产生的荧光猝灭现象，并且由于间隔层材料透明高分子聚合物，可以使金属纳米粒子的共振吸收谱发生红移，实现表面等离子体共振带和激励光谱与出射光谱的耦合，从而得到低阈值、高强度的稳定随机激光出射。

北京大学物理学院颜学庆教授/马文君研究员团队近期在激光加速重离子领域获得重要进展。他们利用人工设计的双层纳米靶材，获得了能量高达580兆电子伏特（MeV）的碳离子，将飞秒激光加速重离子能量记录提高了两倍。相关结果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”为题发表在物理评论快报上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重离子在肿瘤治疗、生物辐照、核物理与核能等领域有着广泛的用途。利用超强飞秒脉冲激光加速重离子一直是激光加速领域的难点。之前的大量实验研究中，通常只能获得最高能量为几兆电子伏特每核子（MeV/u）的重离子。而在相同条件下，质子可被加速至近百兆电子伏特，远高于重离子。这是因为，要有效加速重离子，需要将其在加速初始阶段就电离到高电荷态注入到加速场中，并且保持足够长的加速时间。一般情况下，这两点很难同时实现。马文君研究员团队在前期工作的基础上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），设计并制备出了一种由超薄超低密度碳纳米管泡沫与类金刚石纳米薄膜组成的双层复合靶材，成功地同时实现了这两个条件。复合靶材在超强飞秒脉冲激光作用下，位于类金刚石纳米薄膜中的碳离子，先后经历了光压电离注入与长达数百飞秒的鞘场加速两个过程，最终速度达到了光速的30%。这是首次利用超短脉冲在实验中实现了重离子的级联加速。图：本研究结果（）与已有重离子加速实验结果汇总。 他们的理论与数值模拟工作表明，这种高效的加速方案也适用于金、钍、铀等重离子。在现有激光条件下，可产生能量为数十兆电子伏特每核子、密度为传统束流10^9倍的高能高密度重离子束流。这种高能高密度重离子束团将为超重元素合成、短寿命核素加速、温稠密物质等温加热等重要物理难题的解决提供新的方案。，将为科学前沿领域及新兴交叉学科的迅猛发展带来新的机遇。 马文君研究员为论文第一作者与通讯作者。颜学庆教授与韩国基础科学研究所的Nam，Chang Hee教授为共同通讯作者。论文主要作者还包括陈佳洱院士、贺贤土院士、M. Zepf教授, J. Schreiber教授, Kim, I Jong教授、林晨研究员、卢海洋研究员和余金清博士等。该项目得到国家重大科技基础设施培育项目（2017ZF22）、科技部重大仪器专项、自然科学基金重点项目、核物理与核技术国家重点实验室和北京市卓越青年科学家等项目的支持。 相关文章链接如下：Phys. Rev. Lett. 122, 014803 （2019）https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014803Phys. Rev. Lett. 115, 064801 (2015)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.064801

简介：本发明公开一种基于激光冲击波技术的金属变径管成形的方法和装置,属于激光加工技术领域。本发明采用激光能量吸收层涂覆在与管件分离的堵杆上端部,激光束沿待成形的管坯的轴线进入管坯的内部,辐照在堵杆上端部的吸收层上,吸收层吸收激光能量后气化、电离,形成高压等离子体,高压等离子体急速膨胀形成高幅冲击波,以此推动管坯的膨胀直至和模具的型面贴合,使管坯的变形形状和模具的型面一致。本发明采用参数受控的激光冲击波作为管坯内高压成形的力源,具有很好的安全性,不仅适合于材料屈服极限较低的管坯成形,也适合屈服强度很高的管坯成形,可进行连续多个脉冲激光辐照和实施不间断多次冲击,具有较高的生产效率。

当待定点无法用 GNSS 方法直接测定时，本发明提供一种 GNSS 与激光测距相结合的测量系统及测 量方法，其装置成本低廉、便于携带，方案简单易行。激光测距装置仅需提供距离观测值，摆脱了对于 方位、角度观测值的依赖，测程可达数百米，可实现多个已知点上快速作业，最少只需在两个点上进行 测量，通过最小二乘和合理定权，最终能获得待定点坐标的最优解。本发明有效弥补了现有技术的缺陷， 具有广阔的应用前景。