2023, 12(5):1-11. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20221027001
摘要:集成电路技术的进步不断推动着芯片向高集成度和高性能的方向发展,随之而来的高密度热流带给芯片热管理的挑战也日益严峻。聚合物由于具有柔软的力学性能,且易于加工,十分适合作为电子产品中的导热材料。目前,聚合物的导热性能较低,向其中填充高导热填料,制备高导热的聚合物基复合材料是实现其工业化应用的主要手段。该文综述了近年来以液态金属为填料的聚合物基导热材料的研究现状及应用。液态金属在聚合物基体中的结构分布可分为非连续分布、单向连续分布及三维连续分布。针对不同液态金属分布结构的聚合物基复合材料,结合前人的研究工作,该文分别介绍了热界面材料传热机理,聚合物基液态金属的相关制备方法,所得复合材料的导热特性以及其面临的技术瓶颈。最后,对液态金属填充型聚合物基导热材料的未来研究方向进行了展望。
2023, 12(5):12-26. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20221103001
摘要:纳米铜焊膏在低温烧结后可形成耐高温、高导电导热同质互连结构,该互连结构不仅可避免锡基焊料层和烧结银层服役过程中出现桥接短路和电迁移的可靠性问题,还可解决异质互连结构热膨胀系数不匹配的问题,在集成电路和功率器件封装领域具有重要应用价值。近年来,在铜纳米颗粒稳定性和低温烧结性能方面,纳米铜焊膏烧结互连技术取得了重大研究进展。但与纳米银焊膏烧结互连技术相比,纳米铜焊膏的稳定性、低温烧结性能和可靠性仍有较大提升空间。该文从烧结互连机理、烧结工艺调控、铜纳米颗粒表面改性、纳米铜基复合焊膏、互连可靠性和封装应用方面,阐述了纳米铜焊膏烧结互连技术的最新研究进展,并对后续的技术发展和研究思路进行了展望。
2023, 12(5):27-40. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20221208001
摘要:半导体器件的集成化和小型化不可避免地导致散热问题发生。热量的持续累积威胁着电子的性能、稳定性和寿命。因此,提高电子器件的散热能力对其稳定运行至关重要。金刚石作为一种高效的散热衬底,具有众多无可比拟的优势,越来越受到人们关注。该文综述了金刚石作为半导体高功率器件热沉的研究进展,简要介绍了金刚石与半导体器件的连接方式,总结了金刚石基半导体器件面临的技术挑战,展望了其未来发展方向。
2023, 12(5):41-50. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230331001
摘要:热电能量转换系统可实现热能和电能的直接转换。在一个完整的热电系统中,热电器件与冷热端换热器组成热阻网络,该热阻网络与冷热源之间的换热对系统性能具有决定性影响。该文从网络节点间的耦合传热关系出发,分析了外部换热对系统内部温度分布的影响,得到了实际热环境中热电系统输出性能的近似理论表达式。在此基础上,该文建立了外部换热条件与系统峰值输出功率的直接关系,并提出一套热电能量转换系统设计策略,可用于热电发电系统的快速设计。
2023, 12(5):51-61. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230403001
摘要:他扎罗替尼诱导基因 2(tazarotene-induced gene 2,TIG2)的产物 chemerin 是孤儿 G 蛋白耦联受体趋化因子样受体 1(chemokine-like receptor 1,CMKLR1)的内源性配体。chemerin/CMKLR1 信号系统在体内多组织器官发挥着重要的功能和作用。chemerin 的 C 端在体内被蛋白酶切后形成多种亚型,该文通过 Alphafold2 对 chemerin 的 6 种亚型进行结构预测与建模,并将其中有活性的 3 种形式与 CMKLR1 进行复合体建模,对复合体进行结合位点分析后,阐明不同活性形式的差异结合位点。此外,将 CMKLR1 的小分子拮抗剂 2-(α-萘甲酰基)乙基三甲基碘化铵(2-(α-naphthoyl) ethyltrimethylammonium iodide,α-NETA)与 CMKLR1 进行对接,确定二者的相互结合位置。实验结果从蛋白质分子结构层面解释了两点:(1)具有活性的 chemerin 与 CMKLR1 的互作方式;(2)小分子拮抗剂 α-NETA 与 CMKLR1 的互作方式。研究内容将为 CMKLR1 的靶向药物设计提供理论依据和实验基础。
2023, 12(5):62-75. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230104001
摘要:在制药领域,严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型的暴发推动了 mRNA 疫苗的开发,并使其迅速发展。与其他形式的疫苗相比,mRNA 疫苗生产过程简单,安全性优于 DNA 疫苗;mRNA 编码的抗原易于在细胞中表达;mRNA 无须在细胞核中转录,因此没有整合到宿主基因组的风险。然而,mRNA 疫苗也存在局限性,如可能产生过敏、肾衰竭等严重副作用,或在注射后可能迅速降解,或引起细胞因子风暴。因此,需解决 mRNA 疫苗的免疫原性及递送效率等问题。该文从 mRNA 疫苗的发展开始,重点讲述 mRNA 疫苗的分子设计、递送系统及临床现状,为后续 mRNA 疫苗的发展提供一些思考。
2023, 12(5):76-91. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230215001
摘要:图像超分辨率是底层视觉领域的一项代表性任务,相关研究发现,图像某个像素位置的重建质量与其周围的背景有关。基于这一发现,该文探索了通过分割输入图像解释网络的新视角,提出了一种简单组合数据集,该数据集信息量丰富,但单张图中仅包含单一的纹理信息。实验证明,与目标区域纹理相近的背景,较有利于模型在该区域的超分辨率重建;对比分析注意力机制与传统卷积神经网络,结果显示,注意力结构更能帮助网络关注长程有效信息。
2023, 12(5):92-106. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20221212001
摘要:机械通气过程中人机不同步(patient-ventilator asynchrony,PVA)是常见问题。随着智能生理闭环通气成为呼吸机的主要发展方向,机械通气过程将不再局限于传统的通气模式,且针对 PVA 的智能识别模型,现有技术存在弱泛化性和高复杂度的特点。为此,该文的主要工作是:首先,将定压型与定容型通气模式的混合作为样本;其次,设置 Hold-out 和留一法两种交叉验证实验,以验证混合通气模式下 PVA 的识别任务可行性。此外,为提高 PVA 识别任务中模型的泛化性能,该文提出了基于相空间重建的卷积神经网络(phase-space reconstruction-based convolutional neural network,PSR-CNN)模型,通过交叉验证对现有公开报道的方法做模型选择。在模型构造过程中,相空间重建的最优时间延迟参数和嵌入维度分别使用平均互信息和伪近邻算法估计;在交叉验证过程中,同时使用降采样和补零技术,以保证实验的正常运行。结果显示,就全局指标 accuracy 和 F1-score 而言,该文提出的 PSR-CNN 模型,分别高出对比模型约 7% 和 6%;且 PSR-CNN 单个样本的平均训练耗时最短,约 2 ms。综上所述,该文探索了混合通气模式下 PVA 识别的可行性,且在该任务的框架内提出了 PSRCNN 模型,提高了 PVA 分类任务中模型的泛化性能,降低了模型的复杂度。该文的工作对呼吸机在工程上的智能化发展具有重要参考意义与应用价值。
2023, 12(5):107-114. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20221228001
摘要:该文回顾了过去几十年脑机接口技术取得的成果,以及脑机接口科研成果向临床医疗器械转化过程中,将会面临的挑战。对此,该文首先介绍了脑机接口技术常用的信号源,包括脑电图、皮层电图和皮层内电信号及其特点;其次叙述了对商用脑机接口产品的解码能力和信息双向闭环的考量,讨论了目前脑机接口商用机设计中存在的稳定性、生物相容性挑战;最后阐述了植入式脑机接口向医疗器械转化过程中,产业化发展的政策、资金和技术路线的协同发展问题。
2023, 12(5):115-124. DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20230414001
摘要:重大科技基础设施是我国建设世界科技强国的“国之重器”,可持续推动重大原创成果的产出,加快创新要素的整合及高端产业的突破。随着新一轮科技革命发展和经济全球化推进,国际竞争日趋复杂化,重大科技基础设施发展进入新阶段,同时面临新的挑战。该文通过梳理分析重大科技基础设施发展新态势,以及运行管理面临的挑战,探讨新时期下重大科技基础设施运行管理路径,对提高重大科技基础设施的建设和运行管理水平具有参考和借鉴意义。
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