研究课题一：微纳检测与成像

 

基于离子电导扫描探针成像与物质操作平台： 基于电化学理论和扫描探针成像技术的对样本在微纳尺度集形貌测量、电化学测量、物质收集/投递、微纳加工等功能于一体的综合性实验平台，是材料、化学、生物、医学、微纳制造业等领域深入研究的有力工具。

 

 

离子电导扫描成像原理 

基于离子电导扫描探针成像与物质操作平台 ： 最早的技术原型是扫描离子电导显微镜 (SICM) ，其在1989年加州大学 Hansma PK 教授团队首次提出，在随后的几十年有英国帝国理工的 Korchef YE 团队和华威大学的 Patric R. Unwin 团队发展出了 SECCM ， AFM-SICM ， SECM-SICM 等多种技术，纳米物质投递又成为该项技术的研究热点。目前对该项技术的研究热点主要集中在欧美、日本和中国等地区。国内主要研究集中在应用研究，主要有国家纳米技术研究中心的张彦君研究、北京大学的邵元华教授等团队等；对设备研制与技术研究相对比较少，主要有中国科学院沈阳自动化研究所的刘连庆团队等。我们研究团队从事这方面的研究已有十余年的时间，期间自制多套基于离子电导扫描探针显微镜 。

 

• 高分辨率的形貌测量（载体SICM）：利用离子电流作为探针-样本的距离反馈信号，可以实现非接触、无损测量、高分辨率扫描成像，在原位测量活细胞/柔性材料的形貌具有其它显微镜无法替代的优势。主要应用在：生物学研究、医药学研究、生物力学等领域。

• 电化学信号测量（SECM-SICM）： 结合SICM与SECM的优势，利用离子电导反馈的获得目标的Topgraph，采用θ型Pipette积碳，或是在Tip上镀金，实现电化学活性测量。主要应用在：材料学研究、电化学研究等领域。

• 扫描电化学池显微技术 （SECCM）：SECCM的样本测量可以脱离液相环境，Tip尖端的微液滴与待测样本构成微电化学池，在纳米尺度测量材料的电化学活性。主要应用在：电池材料性能、催化材料性能、材料微腐蚀等领域。

• 物质投递/收集：结合微流控等技术实现微纳尺度的电化学刻蚀和增材制造、细胞局部表面/内部的精准物质投递、细胞局部内容物的提取和样本表面分子投递等功能。主要应用在：微纳制造、医药学等领域。

二、自主研发设备

 设备操作流程

活体细胞扫描动态数据展示

三、自主研发设备性能参数

研究课题二：旋转直驱式电液伺服阀及其控制算法的研究

 采用旋转-旋转直驱式结构和方波状凸起结构，提高伺服阀响应速度。基于模糊抗饱和补偿的PI控制和李雅普诺夫函数的状态反馈控制，控制阀芯角位移；旋转直驱式电液伺服阀采用无刷电机拖动比例开度的旋转阀，基于FPGA的片上化技术实现运动控制（压力12 MPa、流量100 L/min）。

                           旋转直驱式电液伺服阀图                                      模型图

 研究课题三：基于BIS反馈的麻醉输注系统的研究

 以生命监护仪的BIS信号为反馈构成闭环麻醉输注系统。系统采用双MCU的控制策略，以FPGA良好的复杂逻辑控制能力实现输注泵的精确自动控制，以ARM强大的数据计算处理能力的优势实现用户界面与数据管理，保证了系统的稳定性与安全性。

研究课题四：高性能全自动热成型机的智能温控系统的设计与研究

 研究通过有限元仿真得到不同加热方式下的片材温度分布，优化设计出合理的加热方式；以FPGA为核心构建了热成型机智能温控系统的基本硬件系统，该系统具有体积小、集成度高、稳定性好和效率高等优点；基于过程控制原理和系统动态特性，总结出适用于此系统的控制算法，对错误动作影响小，响应速度快；利用MFC+WinCC编写的温控系统人机界面实现了温控系统的可视化和可操作性；经过现场实验，验证了该系统的稳定性和鲁棒性，满足设计要求。