2026年陕西省科学技术奖受理项目公示

评审组：	基础研究组
项目名称：	活性微颗粒自驱运动的反常输运规律与界面调控机制
提名单位：	陕西省教育厅
提名等级：	二等奖
提名单位意见：	该项目面向活性微颗粒非平衡统计输运与界面动力学中的基础科学问题，围绕“持续能量输入在不同时间尺度和界面受限下如何决定活性微颗粒的统计输运规律与定向运动行为”，综合采用显微轨迹测量、高速界面观测、随机动力学分析和格子Boltzmann介观数值模拟，形成实验、理论与数值相互支撑的研究体系。主要科学发现：一是揭示持续自驱与取向随机化共同作用下，短时布朗扩散、中时超扩散、长时增强扩散的跨时间尺度输运规律及非高斯统计特征，明确扩散标度与概率分布恢复的时间尺度差异；二是阐明气泡界面能快速释放引起强惯性瞬态流动的机制，揭示单泡塌缩与双泡聚并中非互易流动和非对称动量传递产生颗粒净迁移的规律；三是阐明磁场调姿与自由界面耦合的运动调控机制，明确磁场提供调姿转矩、气泡界面过程提供推进动力，揭示界面限域对方向和速度的影响，以及近场射流与远场毛细波传递动量的作用。相关成果发表于Physical Review E、Langmuir、Small和《物理学报》等期刊，5篇代表作经Web of Science检索，他引合计144次。国际综述及后续研究引用相关成果开展统计分析、模型比较和推进机制讨论，相关成果持续受到国际同行关注。项目研究主线清晰，科学发现具有原创性和系统性，对活性颗粒非平衡统计、微尺度气泡动力学及微机器人运动调控具有重要科学价值。经审核，完成人和完成单位贡献明确，符合陕西省自然科学奖提名条件。
项目简介：
客观评价：
代表性论文专著目录：
主要完成人情况：	姓名：陈力排名：1 行政职务：无技术职称：副教授工作单位：西安建筑科技大学完成项目时所在单位：西安建筑科技大学对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现一、二、三。作为代表作5第一作者，建立网格细化涨落格子Boltzmann直接模拟方法，将热涨落、流体动力和运动边界统一纳入活性Janus颗粒介观计算，完成球形及非球形活性颗粒多时间尺度运动模拟，为反常输运规律研究提供数值支撑；作为代表作2共同第一作者，负责气泡塌缩过程数值模拟，参与揭示约1 m/s瞬态射流、界面限域聚焦及强瞬态推进机制；作为代表作3共同第一作者，参与近自由界面磁场调姿、气泡动力学及近/远场运动响应研究；作为代表作4通讯作者之一，参与体相双气泡聚并问题提出及界面演化、惯性响应和能量转换分析，将快速界面重构驱动认识拓展至体相。证明材料：代表作2—5。姓名：王雷磊排名：2 行政职务：无技术职称：助理研究员工作单位：中国科学院力学研究所完成项目时所在单位：中国科学院力学研究所对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现二、三。作为代表作2共同第一作者，负责空心气泡微马达制备和运动测试，参与高速显微观测与气泡塌缩推进规律分析，获得气泡—颗粒相对尺寸、推进模式及近自由界面动态悬浮等关键实验结果，为强瞬态推进机制提供核心实验支撑；作为代表作3共同第一作者，参与磁响应空心Janus微球制备、三维磁场调姿和高速观测，研究颗粒姿态对气泡尺寸、产生频率及塌缩射流方向的影响，获得磁场增强推进以及近场射流、远场界面响应等关键结果；作为代表作4作者，参与体相双气泡聚并实验和界面演化分析，推动气泡驱动研究由近自由界面向体相快速界面重构机制拓展。证明材料：代表作2—4。姓名：郑旭排名：3 行政职务：无技术职称：研究员工作单位：中国科学院力学研究所完成项目时所在单位：中国科学院力学研究所对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现一、二、三。作为代表作1第一作者，开展自推进Janus颗粒显微轨迹实验与统计分析，获得均方位移、高阶位移矩、超额峰度和完整概率分布，揭示短时布朗扩散—中时超扩散—长时增强扩散及中间尺度非高斯统计结构，并完成理论—实验对照，为发现一提供核心实验与统计证据；作为代表作2、3通讯作者，参与科学问题提出和实验设计，研究气泡塌缩瞬态推进及磁场调姿下颗粒—气泡—自由界面耦合运动，其中代表作2作者贡献明确记载其参与实验设计；作为代表作4通讯作者之一，参与双气泡聚并驱动问题提出、实验结果分析和机制凝练，推动界面快速重构驱动机制向体相条件拓展。证明材料：代表作1—4。姓名：崔海航排名：4 行政职务：无技术职称：副教授工作单位：西安建筑科技大学完成项目时所在单位：西安建筑科技大学对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现一、二、三。作为代表作1作者，参与自推进Janus颗粒随机运动及跨时间尺度统计输运研究，为发现一的实验—理论体系提供支撑；作为代表作2、3通讯作者，参与气泡微马达实验方案设计、结果分析和物理机制研究，其中代表作2作者贡献明确记载其参与实验设计，围绕气泡塌缩瞬态射流、界面限域推进及近自由界面磁场调姿形成连续研究；作为代表作5通讯作者，指导涨落格子Boltzmann方法与网格细化技术研究，支持球形和非球形活性颗粒多时间尺度直接模拟；同时参与代表作4体相双气泡聚并驱动及机理讨论，对实验—数值方法体系和三项科学发现的衔接作出贡献。证明材料：代表作1—5。姓名：黄明华排名：5 行政职务：无技术职称：讲师工作单位：西安建筑科技大学完成项目时所在单位：西安建筑科技大学对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现二。作为代表作4作者，参与体相双气泡聚并的伪势格子Boltzmann数值模拟和结果分析，围绕颈部生长、界面形态演化、微球位移及能量转换特征开展研究，比较不同气泡—颗粒尺度与流体黏度条件下的动力学响应，并参与阐释界面能释放、流体惯性响应与颗粒净位移之间的作用关系。证明材料：代表作4及完成人合作关系说明。姓名：李战华排名：6 行政职务：无技术职称：研究员工作单位：中国科学院力学研究所完成项目时所在单位：中国科学院力学研究所对本项目主要学术贡献：主要贡献于科学发现一、二。作为代表作1作者参与自推进Janus颗粒非高斯统计研究及实验—理论研究体系组织与指导；作为代表作2作者参与空心微马达气泡塌缩推进研究、实验设计和结果讨论，对项目由扩散泳颗粒统计输运向气泡驱动强瞬态推进拓展提供研究指导。证明材料：代表作1、2及完成人合作关系说明。
主要完成单位：	单位名称：西安建筑科技大学单位贡献：西安建筑科技大学为本项目第一完成单位，围绕活性微颗粒反常输运、气泡界面快速动力学及外场—软界面调控持续开展研究，对科学发现一、二、三均作出实质性贡献。单位完成人参与全部5篇代表作。针对跨时间尺度输运问题，发展网格细化涨落格子Boltzmann直接模拟方法，将热涨落、流体动力和运动边界统一纳入介观计算，并开展球形、非球形Janus颗粒多时间尺度运动研究，为发现一提供数值方法和流体动力学支撑。针对气泡驱动问题，承担气泡塌缩CFD模拟、边界限域与瞬态射流机理分析，参与揭示界面能脉冲释放、Reynolds数跃迁、流动互易性破缺与颗粒净迁移之间的联系；进一步开展体相双气泡聚并实验与伪势格子Boltzmann模拟，阐明界面收缩、惯性响应、液体黏度和颗粒位移之间的关系，为发现二提供重要证据。针对外场调控问题，参与近自由界面磁响应Janus颗粒的实验设计、结果分析和数值研究，揭示磁场调姿经界面限域改变气泡尺寸、频率、射流方向及近/远场动量传递方式，为发现三提供支撑。学校承担相关国家自然科学基金和陕西省自然科学基础研究计划，为项目长期实施提供实验、计算和人才培养条件，并负责研究主线衔接、成果整合及跨单位协作。相关研究贯穿项目起止期，形成从随机统计、强瞬态界面动力学到外场调控的连续积累，并为5篇代表作的完成、论文发表及项目成果凝练提供主要依托。单位名称：中国科学院力学研究所单位贡献：中国科学院力学研究所为本项目主要合作完成单位，依托微尺度流动与非线性力学研究基础，对科学发现一、二、三的实验研究、理论分析和机制凝练作出重要贡献，单位完成人参与代表作1—4。针对发现一，开展自推进Pt–SiO₂ Janus颗粒显微轨迹实验和统计分析，获得均方位移、高阶位移矩、超额峰度及完整位移概率分布等关键数据，参与建立Langevin理论与Brownian dynamics对照，揭示短时布朗扩散—中时超扩散—长时增强扩散及中间尺度非高斯统计结构，为跨时间尺度反常输运规律提供核心实验和理论依据。针对发现二，参与空心气泡微马达制备、运动测试、高速观测及实验方案设计，研究气泡尺度、塌缩过程、边界限域和动态悬浮等问题，获得气泡塌缩瞬态推进的重要实验结果；并参与体相双气泡聚并的实验分析和物理机制讨论。针对发现三，开展磁响应空心Janus微球制备、三维磁场调姿和高速观测，研究颗粒姿态对气泡尺寸、产生频率、塌缩射流方向及近/远场作用的影响，为“磁场转矩—界面构型—气泡动力学—颗粒输运”机制提供关键实验支撑。研究所与西安建筑科技大学长期协同开展实验、理论和数值研究，推动项目由统计输运规律向强瞬态界面动力学及外场调控连续拓展。相关工作贯穿项目主要研究阶段，为代表作1—4的实验实施、数据获取、理论解释和跨单位合作提供持续支撑。
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