背景介绍 在航空航天工程中，薄层复合材料结构（如机翼）在高速气流作用下容易发生振动，这种振动可能导致颤振（flutter）或发散（divergence）等不稳定现象，从而影响飞行器的安全性和性能。特别是当复合材料结构中存在分层（delamination）（即层间粘接失效）时，其力学响应会显著改变，进一步加剧振动问题的复杂性。因此，研究分层复合材料板在超音速气流中的非线性振动行为具有重要的工程意义。 然而，现有的研究多集中于完整结构的振动分析，对于分层缺陷的影响尚未得到充分研究。此外，传统的数值模拟方法在处理流体-固体耦合问题时，往往计算成本高昂，且缺乏针对分层结构的专用有限元模型。为此，本文旨在开发一种新的有限元方法，用于分析分层复合材料板在超音速气流中的非线性振动行为，并通过稳定性分析和非...

细胞信号反应与运输的空间建模算法研究 背景介绍 生物细胞通过复杂的生化反应网络来实现其功能。这些反应网络具有显著的时空动态性，且在细胞的不同区域和亚细胞结构中存在显著的空间分异（spatial compartmentalization）。然而，传统的细胞信号传导模型通常将细胞视为一个均匀混合的体系，忽略了空间效应对反应和运输过程的影响。这种简化虽然在特定情况下有效，但在许多实际场景中会降低模型的预测能力。例如，信号分子的扩散速度较慢、细胞内环境拥挤、细胞结构的复杂性等都会导致空间效应的显著影响。因此，开发能够精确模拟细胞信号传导和运输过程的计算模型成为生物计算科学领域的重要挑战。 2025年1月发表在 Nature Computational Science 期刊上的一篇研究论文，提出了名为...

利用电阻抗谱技术早期检测葡萄膜黑色素瘤 学术背景 葡萄膜黑色素瘤（Uveal Melanoma, UM）是成人中最常见的原发性眼内恶性肿瘤，具有高度侵袭性，可能导致视力丧失甚至危及生命。早期发现和及时治疗对于保护视力和降低死亡率至关重要。然而，许多UM患者在肿瘤较大之前并无明显症状，这使得早期诊断变得极具挑战性。现有的诊断方法，如眼底检查和超声成像，虽然有效，但需要专业设备和技能，且不适用于大规模筛查。因此，开发一种简便、非侵入性的早期检测方法具有重要意义。 电阻抗谱技术（Electrical Impedance Spectroscopy, EIS）是一种通过测量生物组织的电学特性来区分健康组织和病变组织的技术。已有研究表明，癌变组织的电学特性（如细胞表面电荷、跨膜电位、离子浓度和细胞膜通透...

新型心脏瓣膜瓣叶设计：基于高刚度聚合物材料与仿生运动学的研究 学术背景 心脏瓣膜疾病是全球范围内的重要健康问题，每年有超过85万患者需要接受心脏瓣膜置换手术。目前，临床上使用的心脏瓣膜主要分为两类：机械瓣膜和生物瓣膜。机械瓣膜由碳或钛制成，具有较长的耐久性，但其血液动力学性能较差，容易引发血流空化现象，且患者需要终身服用抗凝药物。生物瓣膜则由牛或猪的心包组织制成，虽然不需要长期抗凝治疗，但其耐久性较差，通常在长期使用后会出现瓣膜退化和结构性失效。因此，开发一种既能提供长期耐久性，又具有良好血液动力学性能的新型心脏瓣膜成为当前研究的重点。 近年来，全聚合物心脏瓣膜（PHV）因其材料设计的灵活性和制造工艺的简便性而受到关注。然而，现有的聚合物瓣膜在生物稳定性和耐久性方面仍存在不足。本研究旨在探索...