|
当前机械工程系的研究活动领域的控制和机器人技术,能源和微功率一代,流体力学,传热/质,材料力学,制造、材料加工、微机电系统、纳米技术和骨科生物力学
生物力学和材料力学
一些当前的研究在生物力学涉及的应用连续介质理论的混合物机电软生物组织的行为的问题,接触力学,动关节的润滑,软骨组织工程。 (Ateshian)
在材料力学的面积,进行研究,以便更好地理解材料本构行为在微观,mesolength鳞片。 这工作是实验、理论和计算。 最终目标是制定本构关系是基于物理概念而不是现象学,如塑性幂律硬化的情况。 此外,本构关系中扮演的角色强调材料的断裂和失败。 (凯撒)
生物学领域的分子力学、机械对干细胞分化的影响研究理解底层的分子机制。 活细胞的分子运动监控检查如何确定干细胞分化的特异性的分子动力学。 力学研究分子马达的关联与细胞分化的功能。 (廖)
生物力学的其他领域包括描述结构行为的重塑事件期间宫颈妊娠和描述的力学性能与青光眼的眼壁。 我们实验室的研究包括生物软组织的力学测试、生化分析组织的微观结构和材料建模基于structure-mechanical产权关系。 与医生合作,我们的目标是了解组织的病因病理和疾病。 (Myers)
控制、机器人、设计和制造
控制研究强调迭代学习控制(ILC)和重复控制(RC)。 ILC创建控制器,从以前的经验中学习执行特定的命令,如机器人装配线上,目标高精度机械运动。 RC取消重复的学习障碍,如精密运动通过齿轮传动,加工,精确指向卫星,粒子加速器等。时间最优控制的机器人正在研究增加了生产线的生产率通过动态运动规划。 研究也正在进行改进的系统识别,使从投入产出数据的数学模型。 结果可以设计控制器的起点,但他们也研究的评估从地震数据在土木工程结构损伤。 (朗文)
机器人的研究侧重于设计新颖的功能康复康复机器和训练算法的神经受损的成人和儿童。 研究还旨在设计智能机器使用非线性系统理论原理,计算算法规划和优化。
机器人系统工程(玫瑰)实验室开发技术能够解决困难的设计问题,如cable-actuated系统,数学模型系统,以及其他。 机器人和康复(咆哮)实验室专注于开发新的和创新的技术来提高医疗服务的质量和患者的结果。 实验室设计新颖的外骨骼中风患者的上、下肢训练,提高社交和移动平台在身体受损婴儿(Agrawal)。
先进制造领域的流程和系统,目前的研究集中在激光材料加工。 调查正在进行激光微加工;激光钣金成形;微尺度激光shock-peening,使用改进激光材料加工质量。 数值和实验工作都是使用最先进的设备、仪器,和计算设备。 与行业已经建立了协作关系密切。 (姚明)
能源、流体力学和传热/质
在能源领域,努力解决流/大众运输系统的设计从空气中提取二氧化碳。 另一个努力解决分布式传感器用于微博的发展,能源和环境系统的绩效评估。 微功率的组件和系统的设计和测试生成是thermofluids努力的一部分以及MEMS的努力的一部分。 (修改)
在流体力学领域,研究低雷诺数的混乱流动进行实验和数值,与分子扩散的互动和惯性目前正在接受调查。 调查的其他领域包括喷墨打印的流体力学,对需求下降,抑制卫星液滴,激波传播,高频印刷系统的修复。 (修改)
在纳米领域的热传输,增强我们的研究工作中心的热辐射传输接口相距只有几个纳米。 纳米级辐射传输的扩展行为是使用一种新型传热测量技术测量基于bimaterial原子力显微镜悬臂梁的挠度。 数值模拟也确认执行这些测量。 测量也用来推断极其微小的范德华力与温度的变化。 这种增强的辐射传输最终将被用于提高热光电能量转换设备的功率密度。 (Narayanaswamy)
研究tribology-the研究领域的摩擦、润滑,和wear-focuses研究磨损损伤和能量损失经验的发电组件如活塞环、燃油喷射系统、geartrains和轴承。 下一代的润滑剂、添加剂、表面涂层和表面装饰正在研究为了确定对摩擦磨损的影响。 此外,环境友好润滑剂也被识别和特征。 (特勒尔)
MEMS和纳米技术
在这些领域,研究活动关注发电系统、纳米光子学、燃料电池、光电和microfabricated适应性冷却皮肤和流量传感器,剪切和风速。 基础研究在流体动力学和热/质量传递现象在小尺度也支持这些活动。 (磨练、林、莫迪,Narayanaswamy Wong)
我们研究微悬臂的动力学和原子力显微镜悬臂梁使用它们作为微尺度热传感器基于振动模式的谐振频率变化的悬臂。 Bimaterial microcantilever-based传感器是用来确定薄膜的热物理性质。 (Narayanaswamy)
纳米技术研究领域的关注纳米材料如碳纳米管和纳米线及其应用,特别是在nanoelectromechanical系统(NEMS)。 实验室用于碳纳米管和半导体纳米线的合成利用化学气相沉积(CVD)技术和建立设备使用电子束光刻和各种腐蚀技术。 这一努力将寻求优化制造,读出,和敏感的这些设备对于许多应用程序,如敏感的检测质量,收费和磁共振。 莫迪(磨练,Wong)
在生物学、纳米成像领域的超限分辨显微镜(nanoscopy)系统是建立打破光的衍射极限。 超限分辨显微镜系统是用于观察活细胞分子动力学。 高速扫描系统的设计和实施跟踪分子动力学在视频。 运动控制样品在纳米分辨率是通过集成单光子探测和nanopositioning系统。 (廖)
光学纳米技术领域的研究侧重于设备比光的波长小,例如,在光子晶体纳米材料和NEMS设备。 强大的研究机构与设施在光学(包括超速)表征,奈米制造设备,完整的数值密集的模拟。 目前的努力包括硅纳米光子学,量子点相互作用,负折射,显著增强的非线性和集成光学。 这些努力旨在推进我们对纳米光学物理的理解,使得现在由我们制造的能力,设计,和工程师精确的亚波长纳米结构,与导出应用程序在高灵敏度传感器,高带宽数据通信,生物分子科学。 主要进行跨国家实验室合作,工业研究中心,multiuniversities支持这项研究。 (黄)
研究microtribology-the研究领域的摩擦、润滑,和穿microscale-analyzes表面接触和胶粘剂部队之间的转换和旋转表面在MEMS设备。 此外,滑动微和nano-textured表面之间的摩擦学的行为也是感兴趣的,由于增强润滑的前景和减少摩擦。 (特勒尔)
BioMEMS研究旨在设计和创建微机电系统和微/奈米流体系统来控制运动和测量生物分子在解决方案的动态行为。 当前的努力包括建模和理解微/奈米流体的物理设备和系统,利用聚合物结构,使微/奈米流体操纵,和集成MEMS传感器与微流体测量生物分子的物理性质。 (林)
生物工程和生物技术
活跃在肌肉骨骼生物力学实验室的研究领域包括关节软骨力学的理论和实验分析,理论和实验分析软骨润滑,软骨组织工程,生物反应器设计;增长和改造的生物组织,细胞力学;混合生物组织与实验和理论计算分析(Ateshian)。
磨练集团参与了许多项目,采用微观和纳米加工的工具对生物系统的研究。 与合作者在生物学和应用物理,集团已开发的技术来制造金属分子规模的模式(低于10 nm)和附加创建biofunctionalized纳米阵列的生物分子。 该集团目前正在使用这些数组来研究分子识别,细胞扩散,蛋白质结晶。 教授磨练的co-PI nih纳米技术中心力学在再生医学,旨在理解和修改在纳米尺度上的力量——在健康和疾病和geometry-sensing通路。 磨练集团制造的许多中心测量所使用的工具和应用在细胞水平力。 (训练)
在分子生物工程,蛋白质工程,理解他们的机械对干细胞分化的影响。 分子马达的设计和工程计算和实验确定运动功能的关键结构元素。 荧光标签被添加到分子追随他们感兴趣的活细胞动态关联其力学特性与干细胞分化的过程。 (廖)
微机电系统(MEMS)被利用来启用和促进生物分子的特性和操作。 MEMS技术允许研究控制生物分子微/ nanoenvironments小型化集成设备,可以使小说生物医学调查不是由传统的技术实现。 研究兴趣中心发展label-free MEMS设备和系统的操作和生物分子的审讯。 目前的研究工作主要涉及微流控设备,利用特定的和可逆的,stimulus-dependent绑定生物分子和受体分子之间,使选择性净化、浓度、和label-free检测核酸,蛋白质,和小分子分析物;小型工具label-free热力学特性和其他生物分子的物理性质;和皮下植入式MEMS亲和力生物传感器连续监测血糖和其他代谢产物。 (林)
大规模放射性事件后放射治疗质量是至关重要的,因为需要识别那些将受益于医疗干预尽快。 持续的nih资助研究项目的目标是设计一个原型完全自动化,超高吞吐量biodosimetry。 此原型应该适应多个试验准备协议,允许的决心病人接受的辐射水平。 这充分自治系统的输入是大量毛细血管充满血液的病人使用手指棒收集。 这些毛细血管由系统处理提取淋巴细胞微核测定,与所有的化验在原位进行多井盘子。 在这个项目的研究工作涉及到自动化系统设计和集成,包括分层控制算法,自定义构建机器人的设计和控制设备和自动化的图像采集和处理样品制备和分析。 (姚明)
技术,夫妻的力量多维显微镜(三维空间、时间和多个波长)与DNA阵列技术是研究一个nih资助的项目。 具体来说,一个系统开发的单个细胞选择光学检测的多个特性的基础上,在关键时间点在动态过程可以快速,并且micromanipulated进入反应室,允许放大DNA合成和随后的阵列分析。 定制的图像处理和模式识别技术的发展,包括Fisher线性判别预处理与神经网络、支持向量机与改进培训、多级细胞检测和纠错输出编码,和内核主成分分析。 (姚明)
|
