近日，国家自然科学基金委员会公布2020年度国家自然科学基金集中受理期项目评审结果，上海交通大学密西根学院共有10项课题获得资助，立项项目数创历年新高，其中包括青年基金5项，外国青年学者2项，面上项目2项和重大研究计划培育项目1项。
此次获批资助项目分布在自然基金委的工程与材料、数理和信息三个学部，研究方向涵盖非线性振动控制与利用、塑性力学、热学性质、非线性光学效应、固态电池材料、设计理论与方法、机械设计学、无线电能传输、材料多功能集成与器件、信号理论与信号处理等领域。
近年来，密西根学院一直高度重视科研工作的发展，采取多项措施调动院内老师和博士后的申报科研项目积极性，不断加强自然基金的组织申报和动员培训工作，申请数量和立项数量不断取得突破，基金项目获批率一直处于较高水平。
国家自然科学基金是为推动我国科技体制改革，变革科研经费拨款方式而设立，面向全国，重点资助具有良好研究条件、研究实力的高等院校和科研机构中的研究人员。自然科学基金坚持支持基础研究，逐渐形成和发展了由研究项目、人才项目和环境条件项目三大系列组成的资助格局。
2020年学院获批国家自然科学基金立项资助项目：
| 序号 | 姓名 | 课题名称 | 资助类型 |
| 1 | 董岚（博士后） | 一维导电聚合物纳米纤维的热输运机理研究 | 青年基金 |
| 2 | 孟莉（博士后） | 加载速率与温度影响下的镁合金疲劳行为研究及寿命预测 | 青年基金 |
| 3 | 乔恒 | 有限快拍数条件下稀疏阵波达方向估计算法的鲁棒性分析 | 青年基金 |
| 4 | 毕尤一 | 基于用户使用数据挖掘和群体行为建模的产品优化设计方法研究 | 青年基金 |
| 5 | 邵磊 | 光热驱动微机械谐振器声子晶体缺陷局域效应、动力学设计与测量方法 | 青年基金 |
| 6 | Shane Johnson | Graph Algorithm Methodology For Exploitation Of Space In Design (GAMES Design) For Energy Storage Mechanisms (ESMS) | 外国青年学者 |
| 7 | Yuljae Cho | Investigation On Spontaneous Self-charging Mechanism Through Triboelectricity-Induced Charge Separation For Energy Independence System | 外国青年学者 |
| 8 | 马澄斌 | 无线电能传输系统空间六自由度磁场成形机理与关键技术研究 | 面上项目 |
| 9 | 朱虹 | 卤化物中锂离子传导的物理机制探究及优化设计 | 面上项目 |
| 10 | 万文杰 | 集成光学微腔中人工合成维度的非线性光场调控 | 重大研究计划培育项目 |
一维导电聚合物纳米纤维的热输运机理研究不仅仅是基础物理领域的重点研究内容，更是相关潜在应用方向的理论基础。董岚博士后的项目采用静电纺丝制备的一维导电聚合物纳米纤维，利用悬空微桥法对同一根纳米纤维同时进行电输运与热输运的表征研究。静电纺丝的过程可控性强，能够控制外加的拉伸应力调节纳米纤维的直径（亦是调控高分子链的结构），从而改变对声子的散射以及载流子的迁移率，以此达到调控导电聚合物纳米纤维热导率的目的，揭示导电聚合物纳米结构的热输运机理。
图1.（a）在悬空MEMS器件上制备好的待测样品；（b）悬空微桥法测量待测样品热输运时的热流流向示意图；（c）高真空变温测量系统，红圈中放大的位置是MEMS器件的测试底座。
镁合金的工业用途广泛，相关构件在服役时常受到变速率的循环载荷作用，且工作环境温度各有不同。已有的研究结果表明变形AZ31B镁合金在常温下蠕变行为明显，且在不同温度影响下展现出不同程度的黏塑性特征及非对称性，故工程设计中不可忽略其率相关行为及温度敏感性。孟莉博士后的项目旨在拓展镁合金疲劳行为研究，考虑加载速率与环境温度对循环变形行为及疲劳寿命的影响，通过实验理论相结合的手段分析加载速率、温度导致的迟滞环的演化及变形机制的转化与相互竞争，并建立物理意义明确的能量寿命模型，发展分级变速率加载下的非线性疲劳损伤叠加准则。
在大数据时代背景下，同时降低采样复杂度和提高恢复精度是很多重要应用的研究目标。乔恒课题组拟综合近年来稀疏阵、压缩感知及超分辨率估计等领域的最新研究成果，在理论层面分析采样复杂度和恢复精度之间的精确数量关系，为将来各种实用算法设计奠定基础。尽管在过去十多年里国内外学者提出了众多的压缩感知算法并给出了一定的理论分析，但是这些理论分析无法被用到波达方向估计、谱估计、超分辨率成像等问题中。这些应用的特殊观测模型限制了以往理论的使用。获批资助项目将弥补这一不足，建立一个新的算法分析理论，其中主要技术工具是近年来调和分析领域里的一些创新成果。
分辨率与采样复杂度之间的关系：（左）采样量多，分辨率高 （右）采样量少，分辨率低
以用户为中心的产品设计思想要求设计者深刻理解用户需求，并建立数学模型将需求转化为合理的产品工程参数。但是，目前产品设计采用的用户数据主要来自调查反馈和在线评论，
带有较大的主观偏差，阻碍了设计者充分挖掘用户的潜在和隐藏需求。毕尤一课题组提出从用户使用数据中提取用户使用行为的模式和特征，并运用系统建模方法模拟和预测大规模用户行为和市场需求，以支持产品优化设计。课题组以电动汽车动力系统参数设计为应用背景，致力于提出并实现基于用户使用数据挖掘和群体行为建模的产品优化设计方法，在控制制造成本的前提下，满足具有不同使用特征的用户对产品性能的需求，推动用户数据驱动的产品设计理论和方法的发展。
微机械谐振器已成为滤波、传感、振荡等应用的基本元件，其在量子信息上的应用也于近年逐渐崭露头角。如何理解和抑制振动能量耗散并提高其谐振品质因子既是动力学理论中具有挑战性的基础研究，也是器件设计和优化中极具必要性的工程应用研究。邵磊课题组拟利用声子晶体带隙的能量局域效应，在动力学设计与器件测试难题上开展研究，发展超高频谐振器件声子晶体缺陷腔构型设计与脉冲光频闪干涉测量新方法。该课题组项目有望为超高频、高品质因子微机械谐振器的设计理论和测量技术奠定基础。
软化弹簧以及特殊的恒力机构是航空航天、汽车、生物力学、MEMS设备和机器人应用中的关键组件。用于开发最佳恒力机制的算法包括拓扑优化、截面优化和路径优化。目前，即使在很大的设计参数空间下，这些算法或者会有应力和强度集中的问题，或者会无法充分利用空间，或者两者都有。Shane Johnson课题组的研究项目提出了将图形算法与路径优化结合的方法，以防止应力集中并更充分地利用设计空间进行能量存储。课题组将图形算法内的路径导入结构系统中，使用修改后的搜索算法进行领域开发。该研究有望为与柔性机构和结构系统优化有关的实体机构领域做出重大贡献。研究所开发的机制可以广泛地用作各种应用中的关键能量存储组件。
在5G时代，ICT的自供电电子设备对于确保传感器网络更广泛的连通性至关重要。然而，由于集成/混合能源设备的技术有限，在实现可持续和自供电电子产品方面仍存在挑战。在目前阶段，能源生产和存储设备的集成需要外部元件，如交流(AC)/直流(DC)转换器和额外的电气连接。在这种配置中，附加到能量器件上的额外组件在能量传递过程中不可避免地造成能量损失，这对于小型ICT设备是不可取的。Yuljae Cho课题组提出了一个具有自充电能力的混合能源装置的新范例，即一个装置–两种功能:在一个装置平台上产生和储存能量。研究项目有望将目前不成熟的技术提升到成熟的水平，实现用于未来ICT的自供电电子设备。
多用电装置的高空间自由度供电是无线电能传输技术的研究热点。实际场景中，各接收装置位置/姿态的多样性和动态性对现有无线电能传输系统的传输距离/角度、拓扑结构、建模分析、检测与控制、优化设计等各方面均提出了新的需求与挑战。马澄斌课题组提出基于发射线圈阵列内各线圈差异化控制的空间六自由度磁场成形机理，为无线电能传输在磁场耦合强度上提供了新的设计与控制自由度。通过发射线圈阵列产生磁场与可接收功率空间分布的数学建模、无需原副边通讯的接收装置位置/姿态检测与快速求解、发射线圈阵列优化控制参数实时反解与动态调整、兼顾磁场成形效果与品质因数的发射线圈参数与排布优化设计、复杂负载条件下的高鲁棒性兆赫兹高频电路拓扑与高速高精度驱动等体系性研究工作，探究无线电能传输系统空间六自由度磁场成形的机理与各关键技术，为无线电能传输技术向复杂应用场景的纵深发展提供重要的应用理论基础。
针对目前卤化物固态电解质离子导电率有待进一步提升的问题，朱虹课题组将从固体中离子扩散物理出发，全面探究可提升指前因子D0和降低活化能垒Ea的影响因素，包括阴离子超晶格结构、阴离子电荷、锂晶格振动性质、锂占据形式以及锂占据多面体畸变等，提出高效开发新型卤化物超离子导体的设计指导原则，并筛选具有高离子电导率、高热力学和电化学稳定性的卤化物锂离子超快导体材料。
人工合成维度是物理学的新兴基础前沿问题。在光子学中，人工合成维度面向光芯片等集成技术 中瓶颈问题应运而生，可使微纳光学器件往小型化、集成化的方向进一步发展下去，并同时保留光子信息处理高速度、高容量等特点。此外，人工合成维度可以作为一个新颖的研究平台来研究基础的高维度物理问题。万文杰课题组旨在基于团队前期的工作基础，利用实验的手段研究可集成光学微腔中新型 的人工合成维度，特别是在频率空间上，利用腔增强非线性效应有效地耦合多级光学模式并拓展维度空间，完成单一器件中的非线性光场调控，以满足片上光子集成所亟待解决的局限体积、全光调控、 单向传输等瓶颈问题。基于此项微纳结构，课题组有望实现多维体系中新的光信息传输与全光信号处理 ，给光子集成带来一颗“中国芯”。
