学科研究方向

 

国家微重力实验室目前有四个研究方向:

流体物理,燃烧科学,材料科学,生物力学与纳米生物技术

 

1、流体物理

 

流体物理是物理和工程科学的重要领域,其研究内容包括传热传质过程、流体动力学及复杂流体物理等,其研究目标是理解基本物理现象、为相关研究领域提供基础原理框架和对流动及传输的基本理解。在空间微重力环境下,重力水平仅为10-3-10-5×g,许多地面重力场引起的物理过程(如重力驱动的沉降过程及浮力对流)不再发生,从而为流体物理规律和机理研究开拓了新的领域。微重力流体物理研究着重揭示有自由面或界面的热毛细作用机理,深入研究多相流及复杂流体的运动,在学科上做出有重大创新的成果;加强流体物理与材料科学和生命科学等其他学科的结合,发展新的交叉学科;促进学术成果向高技术应用方面的转移。在上述学术思想指导下,国家微重力实验室通过科学实验【包括地基实验、短时微重力实验(落塔、失重飞机和火箭)和空间实验(卫星、飞船、空间站)】、理论研究【理论分析和数值模拟】与流体物理基本问题紧密结合的方式,开展流体结构和动力学、多相流和复杂流体运动规律等方面研究。

 
2、燃烧科学

 

 微重力燃烧是微重力科学与应用的重要组成部分,具有重要的理论意义和明确的应用目标。国家微重力实验室燃烧科学研究涵盖两个主要内容:1、研究微重力条件下火灾预防、探测和扑灭的基本规律,为载人航天飞行器防火安全提供保障,为发展人类太空活动中保障生命安全和支持太空居住的可靠技术提供科学依据和基本数据;2、利用微重力环境提供的独特、有利条件,深入探索燃烧过程的基本规律和特性,促进对燃烧和其它化学反应过程的深入认识,并使研究成果转化到地基实际应用中。国家微重力实验室根据我国经济与科技发展现状与国家战略发展目标制定微重力燃烧领域发展规划,选择对我国能源和环境发展可能产生重大影响的基础研究项目、与载人航天器防火安全直接相关的应用基础项目,综合运用空间实验和地基研究手段开展微重力燃烧研究。

     

3、材料科学

 

   空间材料科学主要研究与流动及凝固过程紧密相关的材料制备过程及其形成机理,并运用空间实验成果指导和改进地基材料制备过程,发展新工艺、新方法。国家微重力实验室材料科学研究涵盖三个主要研究内容:1、研究以非晶合金为代表的块体亚稳金属合金材料的形成机理,以及物理、力学性能;2、研究胶体体系中自组装现象及其受流动、蒸发过程的影响,研究与自组装现象相关材料制备过程;3、开展相关应用基础研究,如块体亚稳材料的组织控制机制、结构和功能非晶合金物理和力学性能的基础问题、功能性纳米结构材料及器件制备、吸声复合材料等。国家微重力实验室通过空间材料科学的基础研究及应用基础研究,凝练空间实验课题,提高参与国家重大空间科学计划的能力,并为地基生物材料、化工产品及半导体器件研制等方面的应用做出贡献。

 

4、生物力学与纳米生物技术

 

国家微重力实验室生物力学研究涵盖分子力学、(亚)细胞力学、空间细胞生物学与空间生物技术三个方面;发展思路是以抗体药物设计与评价平台、空间细胞-分子生物力学为需求依托,开展蛋白质间相互作用与组装、细胞-亚细胞力学-生物学耦合定量研究;总体目标是定量认识生物大分子相互作用与组装对细胞识别、粘附与聚集等动力学过程的影响,阐明力学刺激(尤其是微重力)下细胞的生物学响应、力学-生物学耦合规律,发展空间细胞生物学研究和空间生物技术的新概念、新方法。上述研究将在细胞、亚细胞和分子水平上认识炎症反应、肿瘤转移等重要生物学过程的生物力学规律,区分重力对细胞的直接与间接作用。

国家微重力实验室纳米生物技术研究目标是发展新型光学无标记蛋白质芯片生物传感器,并从机理、方法、技术实现和应用等多方面开展深入研究,发展新型交叉学科。面向科研和社会需求,继续发展基于椭偏成像的蛋白质芯片生物传感器,使之成为实用技术;同时,将倏逝波相敏成像、表面信号增强、集成微流控和低噪声成像等新型科技方法和技术有机地结合起来,发展新型光学无标记蛋白质芯片生物传感器。加强人才培养,逐渐形成一支多学科知识和人才互补的研究队伍,使之胜任学科交叉研究。

 

 

 
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