评审组:基础研究组
项目名称:机械功能超材料跨尺度逆向设计方法与构效机制
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 该项目面向航空航天装备轻量化、功能一体化及生命健康等国家重大战略需求,在多项国家和省部级项目资助下,围绕机械功能超材料跨尺度逆向设计方法 与构效机制开展系统研究。项目突破传统正向试错模式,构建了以目标性能为牵引、由功能需求反演材料组成、界面特征与结构构型的设计框架,揭示了多相材料、跨尺度结构与机械功能之间的内在映射关系;阐明了复杂环境下超材料承载、损伤演化及功能保持的协同机制,形成了由材料设计、构型调控到性能验证的系统方法;建立了超材料在航空航天和生物医用等典型场景中的跨尺度设计体系,拓展了相关理论的适用边界。项目形成5篇代表性论文和3部代表性专著,成果被国内外权威学者广泛引用,并在航空航天科研院所相关结构设计中得到验证,体现出较高的原创性、系统性和学术影响力。项目团队研究基础扎实,知识产权清晰,成果推动了机械功能超材料由经验设计向目标驱动逆向设计、由单一结构优化向材料-结构-功能协同调控转变。 综上,提名该项目申报陕西省自然科学奖二等奖。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:黄河源
    排名:1
    行政职务:无
    技术职称:副研究员
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:作为项目核心负责人,在关键技术研发中发挥主导作用。以第一作者完成代表性论文专著1,攻克点阵结构优化技术难题;以通讯作者完成代表性论文专著2,推动防热-承载一体化技术落地;以第一作者和通讯作者分别完成代表性论文专著4和5,构建生物医用力学超结构设计体系,为项目逆向设计理论跨领域应用提供核心支撑。
  2. 姓名:贾犇
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:深度参与技术研发与成果转化。作为第四作者参与代表性论文专著2,助力生物超结构器件验证;以第一作者完成代表性论文专著4和5,在生物医用力学超结构功能协同优化中贡献关键思路,推动临床前验证技术发展。
  3. 姓名:赵美英
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:主导多场耦合逆向设计理论基础研究。参与编著代表性论文专著6、7、8,提出神经网络与遗传算法结合的反演策略;作为第三作者参与代表性论文专著1,辅助完善高性能材料与结构协同设计方案,为项目核心理论体系搭建奠定基础。
  4. 姓名:万小朋
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:从理论层面支撑项目研发,参与编著代表性论文专著6。在数据驱动多场耦合逆向设计方法体系构建过程中,参与高维非线性映射算法优化,为提升设计精度、缩短设计周期提供理论指导,助力核心算法落地应用。
  5. 姓名:董志城
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:聚焦力学超结构研发,以第二作者完成代表性论文专著2,第三作者参与代表性论文专著4。在负泊松比心肌贴片、骨修复支架逆向设计中,参与力学性能与生物功能协同优化实验,为揭示构效关系、建立评价方法提供数据支持,助力跨尺度器件设计体系构建。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西北工业大学
    单位贡献: 作为项目牵头单位,全面主导机械功能超材料逆向设计理论构建与跨领域应用研发,贡献贯穿项目全链条。 (1)完成代表性论文专著1、2、3,牵头提出神经网络与遗传算法结合的多场耦合反演策略,系统搭建数据驱动的逆向设计方法体系,有效解决传统正向设计效率低、收敛难的痛点,设计精度提升75%以上、计算效率提高三个数量级,为后续技术研发奠定理论基础。 (2)以机械超材料逆向设计为基础,聚焦防热-承载-散热一体化与生物医用力学超结构两大技术领域,组织开展核心技术攻关,推动完成逆向设计点阵结构优化、防热-承载技术、生物超结构设计。通过技术统筹与资源支持,助力团队开发多级点阵构型生成方法,构建心肌贴片、骨修复支架设计验证体系,推动相关技术在航空航天热端部件、生物医疗器件领域的落地应用;同时深度参与算法优化与实验验证全过程,为成果工程化转化提供关键支撑。 (3)推动本成果技术实现减重、提效、降本应用,为项目从理论到工程验证的突破提供核心支撑。 (4)作为第一通讯单位发表5篇代表性论文,得到权威专家专家对技术的认可。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处