中国是一个富煤、少油、缺气的国家，是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭在我国国民经济和社会发展中占据重要地位。在我国碳中和历程中，煤炭是不可或缺的板块[1]。如何高效洁净地利用煤炭资源，合成燃料及高品质化学品是我国能源领域的重大课题。迄今为止的煤化工基本上都属于热化学加工，煤

球床模块式高温气冷堆(简称高温气冷堆)采用氦气为冷却剂，以全陶瓷型包覆铀燃料制成球形颗粒，与石墨颗粒一起堆积形成反应堆堆芯，意在以循环方式实现不停堆连续运行。堆芯颗粒流属于准静态流动，其力学现象非常丰富。确定单颗粒的动力学特征，确定介尺度结构特征，是国际学术界的竞争热点，如图

提升管反应器由于其高效的多相间接触效率而广泛应用于石油化工、煤化工、生物质转化等工业过程[1-2]。提升管反应器内的流动和反应过程十分复杂且高度耦合，多相之间及多相与提升管反应器结构的复杂相互作用，使得颗粒会在反应器局部聚集形成聚团[3]，这是一种典型的非均匀的介尺度结构，对

进入21世纪，生物技术因资源可再生、环境友好等特点受到人们越来越多的关注。工业生物技术已成为世界各国争相发展的重点项目，其中生物反应器更是占据工业生物技术的中心位置。生物反应周期长、连续操作、效率低的特点导致了生物反应器具有高能耗、低设备利用率的缺点，因此高效节能的反应器成为

Beta分子筛是唯一具有三维十二元环交叉孔道结构的分子筛，拥有[100]和[010]方向的十二元环直孔道（0.76 nm × 0.64 nm)及[001]方向扭曲的十二元环孔道（0.55 nm × 0.55 nm）[1]。由于其高比表面积、可调变的酸性以及优异的热和水热稳定性

化工过程一般为包含多重尺度的复杂系统，大到介于生产设备和生态园区间的工厂尺度，中到介于单颗粒和反应器整体间的聚团和气泡尺度，小到介于原子、分子和整个催化剂颗粒之间的表界面和内孔尺度，这些尺度上都呈现典型的复杂性，但都可以视为基本单元相互作用形成的系统整体行为与功能[1]。在催

丙烯可用于生产聚丙烯、苯酚、丙烯腈等众多化工产品，是三大合成材料的基本原料之一。对于我国多煤少油的现状，煤化工制烯烃是重要的补充，而其中甲醇制丙烯（MTP）是当前煤化工领域亟需发展的关键催化技术之一[1-6]。在MTP反应中，通常以分子筛作为催化剂，而积炭被认为是导致分子筛催

通过催化裂解反应将煤或天然气等原料转化为低碳烯烃的技术（MTO）是当前能源发展的重要方向。基于介尺度理论，从分子筛晶体、催化剂颗粒和流化床反应器等不同尺度研究催化反应的尺度特性是解释这种复杂多相反应机制的有效途径，其中催化剂颗粒尺度是典型化工过程介尺度结构的关键一环，开展催化

流化床反应器具有良好的传质传热性能，且能够较好输送固体颗粒物料，因此广泛用于工业生产过程[1]。反应器内设置合适的内构件可强化传质与传热并提高反应器性能[2-3]。基于以往研究经验，采用倾斜叶片的流化床内构件破碎气泡和改善气固接触的效果更好，而且还可以通过调整结构参数有效调节

流态化技术由于具有传热传质效率高、反应器内温度均匀等优点，在化工行业、太阳能转化与利用以及清洁能源转化等各个方面有着广泛的应用[1-2]。其中，反应器内部气固两相流动在气固两相之间非线性相间曳力和固相应力、不同反应器结构和操作条件的影响下，系统内很容易产生非均匀的介尺度流动结

陶瓷基板是当前大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料，在电子制造领域具有广泛的应用。在陶瓷基板的生产过程中，镀金层损伤、边缘多金、陶瓷基板缺瓷、油污、掺杂异物是陶瓷基板生产过程中的常见瑕疵。快速地检测并剔除这些瑕疵基板是保证产品质量的重要环节。传统的陶瓷基板瑕疵检测方

目标检测［1］是计算机视觉的主要研究领域之一。它的任务是找出图像或视频中人们感兴趣的物体，并检测出它们的位置和大小。不同于图像分类［2］任务，目标检测不仅要解决分类问题，还要解决定位问题。此外，目标检测构成了许多其他计算机视觉任务的基础，例如实例分割［3］、图像标注［4］和目

高光谱图像（Hyperspectral Image，HSI）的光谱分辨率在0.01λ量级，在电磁波谱的可见光和近红外区域内其谱段数达几十甚至数百个。高光谱图像具有图谱合一和空谱相关性较强等特性，因此在军事［1-2］、农业［3］、海洋［4］、环境监测［5］和医学物理研究［6-7

近年来，航空运输安全越来越受到业内人士关注，机场跑道异物（Foreign Object Debris，FOD）检测成为研究的重点方向。FOD主要指在机场跑道面上的金属器件、碎石块、纸制品、动植物等［1］外来物质。它们容易损坏飞机轮胎或被发动机吸入的异物有极大可能引发飞机滑偏或

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）压力传感器凭借其体积小、功耗低和价格便宜等优点，广泛地应用于工控、汽车电子、消费电子和医疗电子等领域［1-4］。微型硅压阻式压力传感器利用多晶硅为弹性体，采用先进微型化制作工艺集成硅膜片作为

作为微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）的驱动机构，微驱动器也称为微执行器或致动器，通过将其他形式的能量转化为机械能，从而产生驱动力或力矩；其输出力或力矩、驱动位移和可靠性等参数决定了整个MEMS的性能，是MEMS重要的组成部

氧化铟锡（Indium Tin Oxide， ITO）是一种铟锡金属氧化物，具有光学透明性［1］、高导电性［2］、易加工性［3］及柔性潜力［4］等优点，广泛应用于光电检测、生物芯片及微纳器件等领域。ITO导电玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层I

微纳米颗粒或生物细胞的光学操纵一直是研究热点［1-3］。自从美国贝尔实验室的Ashkin利用单束激光引入高数值孔径物镜形成三维光学势阱，实现对微粒的非接触三维空间俘获后，光镊技术开创了光学微观操控研究的新纪元。然而，传统的光镊利用散装光学元件通过相位调制产生多个梯度光学势阱，

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪（Environment Monitoring Instrument， EMI）是我国首台用于大气污染监测的星载高光谱载荷，数据产品精度优于97%，在空间分辨率和反演噪声上都显著高于OMI（Ozone Monitoring Instrument）

深空通信是深空探测的关键技术之一。由于深空探测对通信传输速率和传输距离的要求越来越高，传统的微波通信难以满足未来深空探测任务的需求［1-3］。激光通信具有通信速率高、波束窄、保密性好、终端体积小、质量轻和功耗低等优势，在自由空间传输特别是深空探测领域中的应用前景备受关注［4-