参会总结第七届中国力学大学
.08.13-16北京国家会议中心北京理工大学
年中国力学大会暨庆祝中国力学学会成立60周年大会于年08月13-16日在国家会议中心和北京理工大学成功举办，现就本次参加会议的内容与收获总结如下：
图1.国家会议中心兰州大学郑晓静院士以“大气表面层湍流超大/大尺度结构”为题，致力于提高风沙运动预测的准确度。锁志刚水凝胶高伸缩性高黏性心脏塞无电压不透光加电压透光（吸热管吸光之后不出去，提高太阳能发电效率）；廖世俊同伦分析方法思路思想；夏克清水平温度梯度条件下的热对流应用大洋环流。
01微纳发电
图2.北京纳米能源与系统研究所目前纳米发电机可以分为压电式纳米发电机和摩擦纳米发电机两类；纳米秤的发明主要是用来量取纳米颗粒的重量。无论是纳米秤还是纳米发电机其基本原理都是利用外界/外加机械能作用于纳米材料器件，其产生的电信号加以利用，根据电信号的变化以及电信号本身进行称重和发电。其原理为：压电式纳米发电机-氧化锌线弯曲时会产生两侧的电势，由于氧离子与锌离子相对移动，导致在压缩的地方显示负电，在拉伸的地方显示正电；摩擦纳米发电机-采用了尼龙与聚四氟乙烯，两者接触时聚四氟乙烯得到电子，当滑移产生时，两者离开接触面的部分需要保持电中性，电子从聚四氟乙烯流向尼龙，这样在外电路产生了向下的电流；当两者相互接触时，已经接触地面保持电中性，之前流动的电子需要流回才能保持电中性，这样在外电路实现了向上的电流。
该纳米发电机对于低频信号的绝对优势使其在工程和生活中有着广泛的应用价值。可以将低频声音信号通过纳米发电机后会产生电能进而控制LED灯的亮灭；可以用纳米发电机制造出自驱动心脏起搏器（该起搏器中的纳米发电机可以将心脏跳动的能量用于发电，无需对心脏起搏器进行充电，目前还未进行人体心脏实验）；还可以用于为其净化（运动的尾气作用于纳米发电期间可以使其产生电势差，从而吸附尾气中的带电颗粒。如何保证充足的接触时间？）。
图3.人工心脏同样也可以用于室内空气净化（直接利用空气的低频流动作用于设备中的纳米发电期器件，与尾气净化装置原理相同，该净化装置不需要消耗电能，而且材料无需更换只需定期清洗即可，目前已经生产了实体产品，即将投入市场）；也可以用纳米发电机将海水波动转化为电能—蓝色能源；另外，还可以用于制造智能键盘（将纳米发电期间分布于各键下，由于每个人打字状态不同，器件产生的相应的电信号也会有较大差异，当解锁电脑时不仅要求密码正确，而且打字状态产生的电信号必须一致才能解锁电脑，双重保险）。
同时可以通过将纳米发电机装在眼镜上，而通过自己面部/眼部的小频率动作可以控制灯的开与关（如果将此技术与无线技术结合就可以实现远程操控了）。该报告主要就纳米发电机根据实际应用需求而发展的一系列设备进行了介绍，对于利用清洁能源/自然界本身无时无刻都存在的低频率信号进行发电有重大的启发意义。
02动电理论和水蒸发生电技术
南京航空航天大学的郭万林教授就其“动电理论和水蒸发生电技术”进行了介绍。该课题组首先是研究了前人报道的“液体流过狭小管道时会发电”这一现象进行理论上的解释，但是通过两组对照实验（液体流向反向时与正向时产生的电信号一致），可以推断出该电信号与液体流动并无关系，也即是并不是液体流动而产生的电势；进一步的思考探索发现将石墨电极在液体中上下和前后运动时均有电信号产生，那么进而将电极固定，液体上下或者前后运动时也会产生相应的电信号，那么就可以制造出一种贴附在太阳能电极表面的材料，当下雨没有太阳时，可以利用该原理发电。如果将水滴到一碳材料制成的一平板上，研究发现当水滴蒸发时同样有电信号产生，也即是水蒸发生电（有待研究排除化学中原电池生电的可能性）。
03微纳颗粒运动及调控
中国科技大学司廷教授简单介绍了利用射流不稳定性制备微纳颗粒的研究。其主要就是利用流动聚焦原理：高速气流通过小孔时，聚焦液体会逐渐被拉伸成微细射流最终破碎成微纳米颗粒。而在这一过程中主要是射流破碎的稳定性。那么对于破碎的稳定性机理从小孔处以及到达破碎的位置的受力方面和流场方面进行了分析，并说明了可控制备液滴的技术可行性。
其研究生穆凯以“同轴液相射流破碎的界面耦合效应研究”为题详细介绍了利用余弦信号干扰射流后射流的不稳定性以及液体破碎的研究，也即是在扰动作用下多流动聚焦的研究。研究发现液体破碎成微纳米颗粒的稳定性、颗粒的周期性以及颗粒的尺寸与所加余弦信号的频率和幅值有直接的关系。当施加的扰动频率和幅值合适时，射流破碎就能够产生稳定均匀周期性的微纳米颗粒，而且颗粒产生的周期与干扰信号的周期相同。这就为射流流动聚焦破碎产生微纳颗粒的可控性提供了一定的技术手段，未来工作主要是通过施加复杂干扰信号对颗粒尺寸以及产生的周期性实现更大范围的可控性。
上海大学的王志亮教授对于颗粒其经过小孔射流后提高其分布的集中度提供了一种技术手段——通过激光同轴照射射流粒子气。进行了模拟并从理论上解释了光对于颗粒气射流后的分布集中机制。而海南大学的史留勇教授对其利用颗粒在电场作用下的反向介电泳力操控柔性颗粒解决管道中狭窄通道的堵塞，其原理是利用柔性颗粒在介电泳力作用下的变形且且受力方向与流动方向不一致的颗粒进行操控。
清华大学赵立豪教授和其级研究生揭育澄就非球形颗粒在湍流槽道中的浮游运动进行了数值模拟，主要考虑了椭球形颗粒和扁平形颗粒在槽道湍流中的取向性和旋转问题，并研究了不同斯托克斯数下（无惯性颗粒、小惯性颗粒和大惯性颗粒）非球形颗粒的取向和旋转情况，研究发现，随着惯性的增大，颗粒的转动时逐渐受抑制的，而在壁面附近，随着斯托克斯数的增大颗粒转动加快。椭球形颗粒在壁面附近的取向大致以流动方向平行，有一定的减阻作用，其仿真的流场数据是调用的国外的大流场数据库。
04仿生研究
北京航空航天大学的孙茂教授以台湾小黄蜂为对象研究了极小昆虫的升力机制。对于中小昆虫来说，其升力是由翅膀出的涡结构提供的，而对于极小的昆虫而言其机制并不一样，主要体现在极小昆虫的展翅过程与中小昆虫存在很大的差异。中小昆虫只是简单地向前拍，而极小昆虫可以分为四个过程：划桨—合拢上举—打开—向前拍，其产生升力主要是在划桨这一过程中，并从其受力的角度分析了其升力和重力情况情况，并从能量的角度分析了一个周期内做功与耗能的关系，说明了该振翅方式的可实现性。
图4.大自然里的小黄蜂弗吉尼亚大学的董海波教授从仿真和实验的角度研究了鱼的小鳍对于鱼长时间快速游动的作用。西北工业大学的贾来兵以“基于运动学测量的斑马鱼视觉功能评估”为题介绍了对弈斑马鱼感光和颜色能力的定量评估，研究中主要引入了在不同颜色区域的停留时间、每千过孔数等四个物理量用来评估斑马鱼的视觉能力。
05其他
天津大学的亢一澜教授，以二维材料力学实验中个测量数据的差异性研究未出发点，研究了尺寸效应和冗余应变对于测量结果的影响机理研究。对于尺寸效应的研究进行了八组平行实验，尺寸横跨微纳级到较大宏观尺寸，通过测量各组材料力学性能，发现尺寸效应对于微纳尺度的影响较大。而通过对比实验发现在材料表面存在的微纳级凸凹出对弈材料的力学性能也有较大的影响，而其影响的程度可以通过贴合度评价，并与贴合度直接相关。上海大学的张田忠课题组在实验上首次发现了固体中（碳纳米管纳米设备）的反向热泳现象。
06志愿者工作
本次参会也是作为大会志愿者的身份参加，对于大学举办的整体流程和前期的准备工作有了一个较为清晰的了解。一个学术会议举办的各个方面都需要大量的工作准备：注册、酒店、会议室、引路、跟车以及接待嘉宾等。而各个环节都有可能出现一定的问题。对于注册台方面可能会有些老师错过注册报到时间，所发注册材料缺少等；分会场方面可能会出现报告人缺席、投影仪故障、话筒电量不足、会场温度调节、报告顺序需要调整等问题。这次的志愿者工作对于会议各个环节可能出现的一些问题有了一定的了解和认识，学习到了很多，为以后团队组织会议收集经验。
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