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跨尺度微纳表面结构高精度测量关键技术及系统
本成果创新性发明了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构高精度测量技术及系统。
本项目依托华中科技大学仪器学科在表面形貌与结构精密测量领域的传统特色优势和长期积累的科研基础，在国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金仪器研制专项、国家863重点项目课题、国家自然科学基金面上项目等支持下，针对相关制造领域微米尺度、纳米尺度、跨尺度微纳表面结构精密测量问题开展了系列研究。本成果技术主要包括以下方面：
1）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，共光路融合白光显微干涉与原子力探针传感，突破跨尺度微纳传感瓶颈，解决大动态范围微纳结构测量难题，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量；
2）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度测量的可溯源标定和坐标统一方法，突破了白光干涉与原子力探针跨尺度微纳传感的坐标统一瓶颈和漂移难题，实现了微纳表面结构跨尺度测量的可溯源和稳定高精度；
3）提出了白光干涉质量评价模型和三维图像噪声区域辨识与重建方法，及二维扫描工作台平面度误差阿贝补偿与二维运动同步计量方法，解决噪声问题与宏微驱动二维工作台运动误差对测量精度的影响问题，为跨尺度微纳表面结构高精度测量提供支撑。
图1 微纳结构多模式跨尺度测量仪器实物图
图2 白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理示意图
华中科技大学
2023-05-12
跨尺度微纳表面结构高精度测量关键技术及系统
本成果创新性发明了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构高精度测量技术及系统。
本项目依托华中科技大学仪器学科在表面形貌与结构精密测量领域的传统特色优势和长期积累的科研基础，在国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金仪器研制专项、国家863重点项目课题、国家自然科学基金面上项目等支持下，针对相关制造领域微米尺度、纳米尺度、跨尺度微纳表面结构精密测量问题开展了系列研究。本成果技术主要包括以下方面：
1）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，共光路融合白光显微干涉与原子力探针传感，突破跨尺度微纳传感瓶颈，解决大动态范围微纳结构测量难题，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量；
2）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度测量的可溯源标定和坐标统一方法，突破了白光干涉与原子力探针跨尺度微纳传感的坐标统一瓶颈和漂移难题，实现了微纳表面结构跨尺度测量的可溯源和稳定高精度；
3）提出了白光干涉质量评价模型和三维图像噪声区域辨识与重建方法，及二维扫描工作台平面度误差阿贝补偿与二维运动同步计量方法，解决噪声问题与宏微驱动二维工作台运动误差对测量精度的影响问题，为跨尺度微纳表面结构高精度测量提供支撑。
图1 微纳结构多模式跨尺度测量仪器实物图
图2 白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理示意图
【技术优势】
本成果项目研制了具有我国自主知识产权的白光干涉原子力探针扫描测量仪等系列微纳表面结构测量仪器，并通过了国家计量院组织的仪器性能和软件的检定测试，纳米尺度原子力垂直测量范围超出国际商用仪器10倍以上，水平动态范围达国际领先水平。
【技术指标】
本成果项目提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，建立跨尺度传感方法，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量。同时，发明的白光干涉原子力探针扫描测量方法与现有商用原子力显微镜相比，垂直测量范围提高10倍，分辨率优于0.01nm。
华中科技大学
2023-05-15
中国科大在纳米限域毛细凝聚理论研究取得重要突破
毛细凝聚是指在限域空间内的气体，不必达到过饱和状态即可发生凝聚从而转变成液体的现象。毛细凝聚普遍发生于颗粒状物料和多孔介质中，可极大地改变固液界面处的吸附、润滑、摩擦和腐蚀等特性。毛细凝聚关联了宏观固液界面润湿和微观分子间力学作用，是纳米限域力学的关键科学问题，也是当前介尺度科学的国际前沿热点。 早在150年前，著名的英国科学家威廉·汤姆森（William Thomson，后来被册封为开尔文勋爵）从理论上描述了毛细管内弯曲的液气界面引起的蒸气压变化，被称为开尔文方程，这是固液界面润湿领域三大经典理论之一。数十年来，研究者致力于研究开尔文方程在纳米尺度的适用性问题。然而，在极端限域条件下，通道特征尺寸与水分子大小相当，实验观测难度大，经典模型中采用的弯月面曲率、接触角等概念难以准确定义，给理论分析带来极大挑战。 针对该问题，国际合作团队利用二维材料构筑的纳米通道开展了实验，基于通道壁面变形表征了毛细凝聚。我校王奉超教授研究揭示了固液界面能的尺寸效应，修正了经典的开尔文方程，建立了纳米限域毛细凝聚的新理论，对该极限尺度的最新实验结果及其力学机理进行了合理解释，阐述了固液界面力学作用在纳米/亚纳米尺度的毛细凝聚中扮演的重要角色，明确了经典理论方程中重要参数及边界条件的微观理解是介尺度固液界面科学研究的核心所在。
中国科学技术大学
2021-02-01
中国科大在纳米限域毛细凝聚理论研究取得重要突破
项目成果/简介:毛细凝聚是指在限域空间内的气体，不必达到过饱和状态即可发生凝聚从而转变成液体的现象。毛细凝聚普遍发生于颗粒状物料和多孔介质中，可极大地改变固液界面处的吸附、润滑、摩擦和腐蚀等特性。毛细凝聚关联了宏观固液界面润湿和微观分子间力学作用，是纳米限域力学的关键科学问题，也是当前介尺度科学的国际前沿热点。 早在150年前，著名的英国科学家威廉·汤姆森（William Thomson，后来被册封为开尔文勋爵）从理论上描述了毛细管内弯曲的液气界面引起的蒸气压变化，被称为开尔文方程，这是固液界面润湿领域三大经典理论之一。数十年来，研究者致力于研究开尔文方程在纳米尺度的适用性问题。然而，在极端限域条件下，通道特征尺寸与水分子大小相当，实验观测难度大，经典模型中采用的弯月面曲率、接触角等概念难以准确定义，给理论分析带来极大挑战。 针对该问题，国际合作团队利用二维材料构筑的纳米通道开展了实验，基于通道壁面变形表征了毛细凝聚。我校王奉超教授研究揭示了固液界面能的尺寸效应，修正了经典的开尔文方程，建立了纳米限域毛细凝聚的新理论，对该极限尺度的最新实验结果及其力学机理进行了合理解释，阐述了固液界面力学作用在纳米/亚纳米尺度的毛细凝聚中扮演的重要角色，明确了经典理论方程中重要参数及边界条件的微观理解是介尺度固液界面科学研究的核心所在。
中国科学技术大学
2021-04-11
关于召开2021素质教育大家谈：跨界与融合论坛的通知
为进一步提升素质教育研究与工作水平，及时总结交流先进的创新实践经验，使素质教育研究更好地体现时代性、科学性、创新性，构建定位明确、层次清晰、衔接紧密的新时代素质教育体系，经研究，中国高等教育学会决定举办“2021素质教育大家谈：跨界与融合”。该论坛是2021年5月21-23日在青岛举办的第56届中国高等教育博览会的组成部分。
中国高等教育学会
2021-04-16
关于召开2021素质教育大家谈：跨界与融合论坛的通知
为进一步提升素质教育研究与工作水平，及时总结交流先进的创新实践经验，使素质教育研究更好地体现时代性、科学性、创新性，构建定位明确、层次清晰、衔接紧密的新时代素质教育体系，经研究，中国高等教育学会决定举办“2021素质教育大家谈：跨界与融合”。该论坛是2021年5月21-23日在青岛举办的第56届中国高等教育博览会的组成部分。
中国高等教育学会
2021-04-16
一种云环境下基于信任模型的跨租户访问控制方法
本发明公开了一种云环境下基于信任模型的跨租户访问控制方 法，针对云计算多租户架构特点，实现一个租户的用户经过相应授权 可以访问其他租户的资源，解决租户之间协作带来的资源安全性和隐 私性问题。通过定义两种类型的租户信任关系，将租户信任关系概念 引入访问控制模型中，反映在两个租户之间的访问控制需求。通过模 型元素的定义和模型函数的形式化描述，构造了租户信任模型，以适 应云计算多租户的特点，实现跨租户访问控制。
华中科技大学
2021-04-14
一种三维跨尺度碳电极阵列结构及其制备方法
本发明公开了一种三维跨尺度碳电极阵列结构及其制备方法， 该方法包括如下步骤：
（1）清洗硅片，去除表面杂质和氧化层；
（2）在硅片上涂覆负性光刻胶，并进行前烘；
（3）用 PDMS 模板作为压印 模板，进行压印工艺，得到光刻胶半球阵列结构；
（4）用氧等离子体 进行刻蚀，得到跨尺度的光刻胶阵列结构；
（5）将跨尺度的光刻胶阵 列结构进行热解，得到三维跨尺度碳电极阵列结构。
该方法简单，便 于控制，重复性好，制备的碳电极阵列结构稳定，具有大的比表面积 和良好的生物兼容性，可广泛应用于微型超级电容、微型电池、生物 芯片和微型传感器等微机电系统领域。
华中科技大学
2021-04-11
基于信道角度域信息的分布式空时预编码传输方法
本发明公开了一种基于信道角度域信息的分布式空时预编码传输方法，其关键是接收端把通过信道估计得到的信道角度域信息，包括平均入射角、角度扩展和归一化接收天线距离，反馈给发射端，收到反馈信息后，发射端首先构建出信道的统计信息，包括均值和相关矩阵，然后利用这些信息设计最佳的预编码矩阵，对预先设计好的空时码字进行预处理。这种基于信道角度域信息的分布式空时预编码传输方法一方面可以得到更加精确的信道统计信息，另一方面可以进一步减少所需的反馈量。
浙江大学
2021-04-13
一种基于指令域分析的数控加工工艺参数动态优化方法
本发明公开了一种基于指令域分析的数控加工工艺参数动态优 化方法，包括： (1)设置采样的加工状态信息和加工程序指令序列信息， 并相应配置形成加工信息动态采集界面；(2)实时采集获取实际加工数据，并利用正余弦算子对采集的数据进行迭代平滑处理，并提取滤波 处理后信号的特征值； (3)根据当前行加工的 G 指令和/或刀位轨迹类型 在工艺系数数据库中选择确定优化系数；(4)利用上述步骤获取的特征 值以及优化系数，建立优化模型，据此计算当前合理的工艺参数，从 而实现对加工工艺参数的动态优化。本发明的方法以指令域分析为基 础，可以实现对数控系统工艺参数快速优化，实现与插补周期同步， 最大程度实现数控系统加工质量与效率的提升。
华中科技大学
2021-04-11