银河系之外的宇宙空间是怎样的?星际空间又存在怎样的奥秘
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导语:地球处在太阳系。所以人们生活在太阳系中,而太阳系在银河系中。这一星系的广袤,直径至少是100,000光年,其中有上千亿颗恒星。假设我们深入宇宙,飞出星系,那外面会是什么?
01银河系之外的空间
1、银河系很渺小
银河系之外是广阔的星系际空间。银河系仅仅是宇宙中不计其数的星系之一,其他星系像银河系一样有数亿颗恒星。大多数星系之间的距离至少是数万光年,除了一些星系彼此相撞之外,就像,大麦哲伦星系距离银河系大约16万光年;仙女座星系距离我们250万光年。宇宙中到底还有什么东西存在于这巨大、黑暗的星系间呢?银河系与仙女座之间250万光年的空间是空的吗?
2、星际空间
星系聚集了宇宙中大量的物质,但是星系际空间并不是完全真空状态,而是存在着许多物体,虽然密度很低。大星系的重力能束缚物体,使所有物体围绕星系中心的质心运动,就像我们的太阳一样,围绕着银心运转。
但在某些情况下,这些天体会脱离引力束缚,飞进广阔的星系际空间。由于重力的作用,星体之间互相绕圈,可以在很长一段时间的轨道上平稳运行。如果存在一个8倍太阳质量以上的恒星,那么在大质量恒星爆发超新星爆发之后,大部分都会消散成星云,只剩下少量的核心物质,并坍缩成中子星或黑洞。
02超新星爆发和星云
1、超新星爆发
随着超新星的爆发,多恒星系统的重力平衡将被打破,其中的恒星有可能加速脱离星系,达到每秒数千公里的速度,变成高速恒星。这些星体不再绕星系中心旋转,而是飞向星系际空间。假设这颗恒星存在行星,并且在该行星上有生命和文明,那么他们将一起离开星系。
此外,如果一个多恒星系统在黑洞附近,那么其中的恒星就会被黑洞摧毁,而其他恒星也有可能发展得足够快,成为游荡在星系间的流浪恒星。在星系际空间,天文学家们估计不计其数的恒星,只不过它们没有形成星团,太暗,很难单独观察。
2、星云在大爆炸的变化
除了漂移的恒星和行星,在银河系中可能还存在大量的星云。宇宙大爆炸产生了大量的物质——大约75%的氢和25%的氦,它们聚集在特定的位置,然后逐渐演化成星系。但很多星云并未被星系的引力所吸引,它们仍然弥漫在广阔的星系际空间。这颗星云如此密集以至于无法聚集形成星系,也无法形成恒星和行星。
3、对于星际空间的研究
处于银河系与银河系之间的宇宙空间被称为星系际空间。“这一发现表明,当今天文学家对星系际空间的认识还不够了解,而且还指出星系际空间如何影响整个宇宙的能量变化。”卡内基天文台的天文学家JunaKollmeier说。Kollmeier和她的同事提出了一个“失光”问题,即已经发现的恒星和星系不足以解释其他星系际空间的观测。最近的研究结果令人兴奋不已,但是该研究中的模型并不能证实光线确实来自星系之外的恒星。
但恒星通常在星系之间存在,但当星系彼此碰撞时,这些恒星通过引力的作用被拉出星系。Bock推测,很多逃离恒星的恒星来自相对较轻的星系,比大质量星系更容易脱离恒星。”他说:“如果这个想法是对的,那么星系间必然存在大量的恒星,但因为单个恒星的光非常微弱,只有多颗恒星聚集在一起时才能看到它们。
Bock和他的同事目前正在准备后续的CIBER2实验,该实验将观测范围从红外波段转移到可见光带。研究者们想知道更多关于宇宙背景光的信息,以及哪些恒星会影响到它。
03星系碰撞
1、两个星系碰撞
银河系与仙女座的距离很近,以110公里/秒的速度互相接近。考虑到两个星系之间的距离,2540,000光年,他们要经过38亿年才能穿过它们之间的空间。在这一速度下,从地球到月球一小时之内,穿越地球和冥王星仅需两年时间。相反,在同样的距离上,“新视野”之旅却花了将近10年的时间。
它不是两个星系以极快的速度相撞。大多数关于两个星系碰撞的研究都选择那些在300公里/秒内相对运动的星系。即使如此,典型的星系碰撞仍会以相对较慢的速度发生,通常略低于每秒100千米。
2、五个星系同时碰撞
为什么会这样?这也与为什么在经过了很长一段时间的星际小行星奥陌陌运动后没有撞击太阳一样。假设银河系都以非常快的速度相互穿过,那么它们不会花太长的时间互相影响。想象一下,如果你和一个朋友慢慢地走着,你会发现彼此握紧很容易。假设你想抓住一只从高速行驶的汽车里伸出来的手(不要这么做),你会在极短的时间里碰到那只手,还不如来一击。
同样地,两个星系走得越远,就越慢。还有很多时间可以把两个星系扭曲成幻觉。而且,它们运动得越慢,所包含的能量就越少,脱离了另一个星系的引力。如果两个星系移动得足够慢,它们就会结合在一起,形成一个更混乱、更大的星系,在碰撞前几乎把所有的恒星都聚集起来。当太阳围绕新形成的星系的中心运动时,未来银河系和仙女座的夜空将会发生巨大的变化。
3、个星系碰撞
宇宙空间中有很多地方能让星系运转得更快。由于他们移动速度更快,我们不认为他们会像银河系和仙女座一样,以同样壮观的方式碰撞。当包含着超过一百个星系的时候,任何两个星系之间的相对速度可以达到每秒数千公里。
结语:从地球到月球的速度为每秒1000公里,仅用6.5分钟的时间到达冥王星。按照这个速度,即使星系彼此靠近,从高速列车的窗口也几乎无法抓住朋友的手。如果直接将两个星系对准,就可能发生星系碰撞。考虑到银河系之间的巨大空间,即使是星系密集的区域,也很难发生碰撞。喜欢电话簿就关注我吧!欢迎点赞、收藏、评论和转发呀! https://t.cn/R2WxlNJ
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导语:地球处在太阳系。所以人们生活在太阳系中,而太阳系在银河系中。这一星系的广袤,直径至少是100,000光年,其中有上千亿颗恒星。假设我们深入宇宙,飞出星系,那外面会是什么?
01银河系之外的空间
1、银河系很渺小
银河系之外是广阔的星系际空间。银河系仅仅是宇宙中不计其数的星系之一,其他星系像银河系一样有数亿颗恒星。大多数星系之间的距离至少是数万光年,除了一些星系彼此相撞之外,就像,大麦哲伦星系距离银河系大约16万光年;仙女座星系距离我们250万光年。宇宙中到底还有什么东西存在于这巨大、黑暗的星系间呢?银河系与仙女座之间250万光年的空间是空的吗?
2、星际空间
星系聚集了宇宙中大量的物质,但是星系际空间并不是完全真空状态,而是存在着许多物体,虽然密度很低。大星系的重力能束缚物体,使所有物体围绕星系中心的质心运动,就像我们的太阳一样,围绕着银心运转。
但在某些情况下,这些天体会脱离引力束缚,飞进广阔的星系际空间。由于重力的作用,星体之间互相绕圈,可以在很长一段时间的轨道上平稳运行。如果存在一个8倍太阳质量以上的恒星,那么在大质量恒星爆发超新星爆发之后,大部分都会消散成星云,只剩下少量的核心物质,并坍缩成中子星或黑洞。
02超新星爆发和星云
1、超新星爆发
随着超新星的爆发,多恒星系统的重力平衡将被打破,其中的恒星有可能加速脱离星系,达到每秒数千公里的速度,变成高速恒星。这些星体不再绕星系中心旋转,而是飞向星系际空间。假设这颗恒星存在行星,并且在该行星上有生命和文明,那么他们将一起离开星系。
此外,如果一个多恒星系统在黑洞附近,那么其中的恒星就会被黑洞摧毁,而其他恒星也有可能发展得足够快,成为游荡在星系间的流浪恒星。在星系际空间,天文学家们估计不计其数的恒星,只不过它们没有形成星团,太暗,很难单独观察。
2、星云在大爆炸的变化
除了漂移的恒星和行星,在银河系中可能还存在大量的星云。宇宙大爆炸产生了大量的物质——大约75%的氢和25%的氦,它们聚集在特定的位置,然后逐渐演化成星系。但很多星云并未被星系的引力所吸引,它们仍然弥漫在广阔的星系际空间。这颗星云如此密集以至于无法聚集形成星系,也无法形成恒星和行星。
3、对于星际空间的研究
处于银河系与银河系之间的宇宙空间被称为星系际空间。“这一发现表明,当今天文学家对星系际空间的认识还不够了解,而且还指出星系际空间如何影响整个宇宙的能量变化。”卡内基天文台的天文学家JunaKollmeier说。Kollmeier和她的同事提出了一个“失光”问题,即已经发现的恒星和星系不足以解释其他星系际空间的观测。最近的研究结果令人兴奋不已,但是该研究中的模型并不能证实光线确实来自星系之外的恒星。
但恒星通常在星系之间存在,但当星系彼此碰撞时,这些恒星通过引力的作用被拉出星系。Bock推测,很多逃离恒星的恒星来自相对较轻的星系,比大质量星系更容易脱离恒星。”他说:“如果这个想法是对的,那么星系间必然存在大量的恒星,但因为单个恒星的光非常微弱,只有多颗恒星聚集在一起时才能看到它们。
Bock和他的同事目前正在准备后续的CIBER2实验,该实验将观测范围从红外波段转移到可见光带。研究者们想知道更多关于宇宙背景光的信息,以及哪些恒星会影响到它。
03星系碰撞
1、两个星系碰撞
银河系与仙女座的距离很近,以110公里/秒的速度互相接近。考虑到两个星系之间的距离,2540,000光年,他们要经过38亿年才能穿过它们之间的空间。在这一速度下,从地球到月球一小时之内,穿越地球和冥王星仅需两年时间。相反,在同样的距离上,“新视野”之旅却花了将近10年的时间。
它不是两个星系以极快的速度相撞。大多数关于两个星系碰撞的研究都选择那些在300公里/秒内相对运动的星系。即使如此,典型的星系碰撞仍会以相对较慢的速度发生,通常略低于每秒100千米。
2、五个星系同时碰撞
为什么会这样?这也与为什么在经过了很长一段时间的星际小行星奥陌陌运动后没有撞击太阳一样。假设银河系都以非常快的速度相互穿过,那么它们不会花太长的时间互相影响。想象一下,如果你和一个朋友慢慢地走着,你会发现彼此握紧很容易。假设你想抓住一只从高速行驶的汽车里伸出来的手(不要这么做),你会在极短的时间里碰到那只手,还不如来一击。
同样地,两个星系走得越远,就越慢。还有很多时间可以把两个星系扭曲成幻觉。而且,它们运动得越慢,所包含的能量就越少,脱离了另一个星系的引力。如果两个星系移动得足够慢,它们就会结合在一起,形成一个更混乱、更大的星系,在碰撞前几乎把所有的恒星都聚集起来。当太阳围绕新形成的星系的中心运动时,未来银河系和仙女座的夜空将会发生巨大的变化。
3、个星系碰撞
宇宙空间中有很多地方能让星系运转得更快。由于他们移动速度更快,我们不认为他们会像银河系和仙女座一样,以同样壮观的方式碰撞。当包含着超过一百个星系的时候,任何两个星系之间的相对速度可以达到每秒数千公里。
结语:从地球到月球的速度为每秒1000公里,仅用6.5分钟的时间到达冥王星。按照这个速度,即使星系彼此靠近,从高速列车的窗口也几乎无法抓住朋友的手。如果直接将两个星系对准,就可能发生星系碰撞。考虑到银河系之间的巨大空间,即使是星系密集的区域,也很难发生碰撞。喜欢电话簿就关注我吧!欢迎点赞、收藏、评论和转发呀! https://t.cn/R2WxlNJ
治好中国航空业的心脏病为什么这么难?
#航空发动机##中国航空##中国航空工业##发动机事航天航空心脏#
发动机是飞机的心脏。全国人民非常关注的就是两个“心”:一个是芯片;一个是飞机的心脏——发动机。这两个“心”的问题不解决,我们就难以从一个大国成为强国。造不出来不出自己的心脏,总是长期赖于国外,这也不是一个强国,甚至是一个大国的所为。
做发动机为什么这么难?为什么中国长期以来做不出来民用发动机?北京航空航天大学校长、中国工程院院士徐惠彬,主讲《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》,为你揭秘中国航空发动机叶片涂层材料研制的突破过程。
航空发动机难在哪里?
1
发动机需要非常高的安全性和可靠性
现在的一台民用发动机,要求稳定地工作三万小时,不能出任何故障。将来要超过三万小时,其中,有个两个实验是发动机必须要做的。
第一个实验叫抛鸟实验。
在航空飞行中,全球每年因鸟撞事故而造成的损失多达几十亿美元。据中国航空报报道:在2014年10月中国首次成功完成某型飞机发动机整机吞鸟试验。实验首次采用目测三点法、激光对准法,保证了鸟体实际撞击部位与设定点的偏差小于30mm;首次使用高速相机,实现了试验速度测量误差小于0.01%。
航空发动机进行“抛鸟”试验
第二个实验叫吞冰实验。
吞冰片试验目的,主要是为考核某型发动机对吞入一定形状、大小和数量冰片或冰雹的能力,在地面试验台上模拟飞行环境对发动机进行专项考核试验。一分钟一吨的冰要打到发动机里面去,发动机叶片要完好无缺。发动机如果不行的话谁敢坐飞机。在空中肯定有鸡蛋大的冰雹,吞进去的话发动机不能说停下检修,叶片打碎了,发动着火了还能飞吗?这两项实验证明发动机具有高度的安全性和可靠性。
航空发动机进行“吞冰”试验
2
发动机的叶片承载巨大的离心力
发动机的转速要达到10000多转,每分钟15000-16000的转速,发动机如果转动叶片,它承受的离心力相当于叶片本身的10000倍。有人说相当于挂着几台桑塔纳,而且这个时候发动机的叶片是在极高的温度下运转的。这就是它的第二个难点,发动机的叶片承载着巨大的离心力。
3
发动机的温度极高
现在发动机用的材料绝大多数都是金属材料。军用发动机燃烧室的工作温度已经超过了2000K,K(开尔文)和C(摄氏度)相比差了273度。民机发动机燃烧室的温度也要达到1800到1900K。而发动机所用的镍基高温合金它的初熔点大概也就在1300多度,加上273也不到1600K。所以说所有金属材料的叶片,在发动机燃烧室里边,它是处于熔化状态的,而且它还要挂着10000倍的离心力,你想想它是不是做到了极致。
还没完!休息5秒钟,插播一则广告
还想了解更多飞机?
《航空知识》资深编辑倾力编译
4
极致的加工精度要求
或许大家听说过层流和湍流,当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,或称为片流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,称为湍流。发动机飞得很高,然后前面有风扇,压气机把风吹到燃烧室,相当于17级的风速,这个时候要确保火焰在里边稳定地燃烧,这对于搞空气动力学的也是一个极限,设计不好吹偏了把旁边都烧掉了。发动机由上万个零件组成的,加工精度要达到微米级,甚至有些个别的部件要达到纳米级,要确保每个零件都万无一失,所以发动机这个产品有多么精致。
让中国飞机发动机穿上自己做的衣服
1
发动机的核心:“一盘两片”
发动机最核心的核心就是“一盘两片”。“盘”就是涡轮盘,涡轮盘就是把工作叶片插上去以后带动它转动的。“两片”一个是导向叶片一个是工作叶片。导向叶片就是火焰冲出来的时候导流,然后才能吹着工作叶片转动。它是首先接触火焰的,紧接着就是工作片就是转动的,这是里面最难攻克的。
三项技术:冷却、合金的温度、加上涂层
发动机的叶片的工作温度已经远远超出了合金的熔点,怎么能让它不化呢?第一个需要冷却,中间把它做成空心的,冷空气吹进去然后冷却它,在外边形成个保护膜来保护它,因为它有一个温度梯度在里边,表面的温就降很多。第二件事让合金的承温能力继续提高。第三件事给它穿上一层衣服。深色的叶片,就是没有穿衣的叶片,白的叶片就是穿了一层衣服的叶片。
穿了什么衣服呢?一个热障涂层,叫 Thermal Barrier Coating(TBC),是应用于热端部件表面的高温防护陶瓷涂层。通过把合金与其工作附近的超高温热源隔离,来降低工件表面温度,从而提高器件的工作温度和寿命。这个陶瓷衣服涂上去难度大了,因为大家知道陶瓷很脆,金属的热膨胀系数很大,金属膨胀了陶瓷没有热膨胀,或者膨胀很小一下就把它崩掉了。所以要想穿上这层衣服非常难。
不带陶瓷涂层叶片(左)和带热障陶瓷涂层叶片(右)服役后表面状态对比
3
材料的进化史:等轴晶体、定向晶体、单晶体
解剖航空发动机的材料的话,它用了哪些材料呢?如下图,蓝色的是钛合金,红色的是镍基合金,然后黄色的主轴轴承用的是钢,然后还用了少量的铝和复合材料。90%以上都是用的金属材料,金属材料有个特点,它在温高的情况下,它的强度会大幅度地降低。
比强度(Specific Strength),钛合金的比强度在室温下是最高的,镍基合金其次,然后是钢和铝合金差不多。但是钛合金随着温度的增加,它很快强度就衰减了,镍基高温合金的比强度虽然不是最高,但它能够撑的温度比较高,撑得时间也比较长。这就是为什么我们现在做的涡轮叶片的合金,都是用镍基高温合金做出来的,而不能用钛合金。那么科学家们想办法,大家知道最开始做的叶片,是用铸造的方法做出的是等轴晶,放大以后,它由很多晶粒组成。但是在高温下,由于它的晶界原子排列是混乱的,从熵的角度来说它就是不稳定的,温度一高晶界就开始软化,然后这时候再有个巨大的离心力,这个晶界就碎了。第二步科学家们做出了定向,让所有的晶粒往一个方向长,它虽然有个晶界,但是它的晶界都是竖着的,有离心力的时候不要紧,但是横向不行,只要有横向力的话它从晶界就断开了。第三要做成单晶体,想了很多法,现在做的都是单晶。
这还不够,温度还在提高,发动机设计师说不行,温度还得接着提高从而增加推力。怎么办呢?做成空心的,就是师先生做的,当时叫九小孔,现在这孔可达到90个900个。单通道不行做成多通道,就为了让它到处都冷却,不行的话加涂层,热障涂层。做出来这个热障涂层非常不容易,陶瓷里有个概念相变增韧,如果你有一点小的相变的话可以增韧,不会产生很大的裂纹。当时我们解决了材料问题——YSZ,YSZ陶瓷材料因为其卓越的物理、化学性能、良好的热稳定性、极低的热导率,一直是一种被广泛应用的热阻材料。结构上,我们发明了一种新结构,从陶瓷到机体中间有一个过渡层,叫粘结层,这一层总是掉粘不住,怎么回事呢?我们感觉合金的成分与前与后差距太大,所以我们就把粘结层做成了一个梯度, 叫 GBTBC,梯度的粘结层。在结构上有了这个新的发明。
发动机的叶片穿上了中国人自己做的衣服
理论存在了,可真正要让发动机叶片穿上了中国人自己做的衣服可没有那么容易,只有通过不断热循环才能证明叶片能真正可以穿上这层衣服。一个小时拿出来一次冷却,最多做到了多少呢,一万次,或者叫一万个小时的循环,一个小时一次。一万个小时是多长时间?一年多,不休息,炉子不能休息,人得看着三班倒。一天24小时乘以365,是8000多小时。所以做一次实验要做一万小时,一年多的时间。冬天还好,可夏天的时候那真是热。徐校长说:“热我们也高兴,只要它叶片涂层不掉,所以我们觉得很自豪。我们把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测,把它做完了之后能达到一万个小时,我们特别开心。”由此发动机的叶片不再“赤膊上阵”,而是穿上了中国人自己做的“金钟罩”!
以上文字部分摘录于《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》
风上风云|云端故事
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1
发动机需要非常高的安全性和可靠性
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在航空飞行中,全球每年因鸟撞事故而造成的损失多达几十亿美元。据中国航空报报道:在2014年10月中国首次成功完成某型飞机发动机整机吞鸟试验。实验首次采用目测三点法、激光对准法,保证了鸟体实际撞击部位与设定点的偏差小于30mm;首次使用高速相机,实现了试验速度测量误差小于0.01%。
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第二个实验叫吞冰实验。
吞冰片试验目的,主要是为考核某型发动机对吞入一定形状、大小和数量冰片或冰雹的能力,在地面试验台上模拟飞行环境对发动机进行专项考核试验。一分钟一吨的冰要打到发动机里面去,发动机叶片要完好无缺。发动机如果不行的话谁敢坐飞机。在空中肯定有鸡蛋大的冰雹,吞进去的话发动机不能说停下检修,叶片打碎了,发动着火了还能飞吗?这两项实验证明发动机具有高度的安全性和可靠性。
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2
发动机的叶片承载巨大的离心力
发动机的转速要达到10000多转,每分钟15000-16000的转速,发动机如果转动叶片,它承受的离心力相当于叶片本身的10000倍。有人说相当于挂着几台桑塔纳,而且这个时候发动机的叶片是在极高的温度下运转的。这就是它的第二个难点,发动机的叶片承载着巨大的离心力。
3
发动机的温度极高
现在发动机用的材料绝大多数都是金属材料。军用发动机燃烧室的工作温度已经超过了2000K,K(开尔文)和C(摄氏度)相比差了273度。民机发动机燃烧室的温度也要达到1800到1900K。而发动机所用的镍基高温合金它的初熔点大概也就在1300多度,加上273也不到1600K。所以说所有金属材料的叶片,在发动机燃烧室里边,它是处于熔化状态的,而且它还要挂着10000倍的离心力,你想想它是不是做到了极致。
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极致的加工精度要求
或许大家听说过层流和湍流,当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,或称为片流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,称为湍流。发动机飞得很高,然后前面有风扇,压气机把风吹到燃烧室,相当于17级的风速,这个时候要确保火焰在里边稳定地燃烧,这对于搞空气动力学的也是一个极限,设计不好吹偏了把旁边都烧掉了。发动机由上万个零件组成的,加工精度要达到微米级,甚至有些个别的部件要达到纳米级,要确保每个零件都万无一失,所以发动机这个产品有多么精致。
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1
发动机的核心:“一盘两片”
发动机最核心的核心就是“一盘两片”。“盘”就是涡轮盘,涡轮盘就是把工作叶片插上去以后带动它转动的。“两片”一个是导向叶片一个是工作叶片。导向叶片就是火焰冲出来的时候导流,然后才能吹着工作叶片转动。它是首先接触火焰的,紧接着就是工作片就是转动的,这是里面最难攻克的。
三项技术:冷却、合金的温度、加上涂层
发动机的叶片的工作温度已经远远超出了合金的熔点,怎么能让它不化呢?第一个需要冷却,中间把它做成空心的,冷空气吹进去然后冷却它,在外边形成个保护膜来保护它,因为它有一个温度梯度在里边,表面的温就降很多。第二件事让合金的承温能力继续提高。第三件事给它穿上一层衣服。深色的叶片,就是没有穿衣的叶片,白的叶片就是穿了一层衣服的叶片。
穿了什么衣服呢?一个热障涂层,叫 Thermal Barrier Coating(TBC),是应用于热端部件表面的高温防护陶瓷涂层。通过把合金与其工作附近的超高温热源隔离,来降低工件表面温度,从而提高器件的工作温度和寿命。这个陶瓷衣服涂上去难度大了,因为大家知道陶瓷很脆,金属的热膨胀系数很大,金属膨胀了陶瓷没有热膨胀,或者膨胀很小一下就把它崩掉了。所以要想穿上这层衣服非常难。
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3
材料的进化史:等轴晶体、定向晶体、单晶体
解剖航空发动机的材料的话,它用了哪些材料呢?如下图,蓝色的是钛合金,红色的是镍基合金,然后黄色的主轴轴承用的是钢,然后还用了少量的铝和复合材料。90%以上都是用的金属材料,金属材料有个特点,它在温高的情况下,它的强度会大幅度地降低。
比强度(Specific Strength),钛合金的比强度在室温下是最高的,镍基合金其次,然后是钢和铝合金差不多。但是钛合金随着温度的增加,它很快强度就衰减了,镍基高温合金的比强度虽然不是最高,但它能够撑的温度比较高,撑得时间也比较长。这就是为什么我们现在做的涡轮叶片的合金,都是用镍基高温合金做出来的,而不能用钛合金。那么科学家们想办法,大家知道最开始做的叶片,是用铸造的方法做出的是等轴晶,放大以后,它由很多晶粒组成。但是在高温下,由于它的晶界原子排列是混乱的,从熵的角度来说它就是不稳定的,温度一高晶界就开始软化,然后这时候再有个巨大的离心力,这个晶界就碎了。第二步科学家们做出了定向,让所有的晶粒往一个方向长,它虽然有个晶界,但是它的晶界都是竖着的,有离心力的时候不要紧,但是横向不行,只要有横向力的话它从晶界就断开了。第三要做成单晶体,想了很多法,现在做的都是单晶。
这还不够,温度还在提高,发动机设计师说不行,温度还得接着提高从而增加推力。怎么办呢?做成空心的,就是师先生做的,当时叫九小孔,现在这孔可达到90个900个。单通道不行做成多通道,就为了让它到处都冷却,不行的话加涂层,热障涂层。做出来这个热障涂层非常不容易,陶瓷里有个概念相变增韧,如果你有一点小的相变的话可以增韧,不会产生很大的裂纹。当时我们解决了材料问题——YSZ,YSZ陶瓷材料因为其卓越的物理、化学性能、良好的热稳定性、极低的热导率,一直是一种被广泛应用的热阻材料。结构上,我们发明了一种新结构,从陶瓷到机体中间有一个过渡层,叫粘结层,这一层总是掉粘不住,怎么回事呢?我们感觉合金的成分与前与后差距太大,所以我们就把粘结层做成了一个梯度, 叫 GBTBC,梯度的粘结层。在结构上有了这个新的发明。
发动机的叶片穿上了中国人自己做的衣服
理论存在了,可真正要让发动机叶片穿上了中国人自己做的衣服可没有那么容易,只有通过不断热循环才能证明叶片能真正可以穿上这层衣服。一个小时拿出来一次冷却,最多做到了多少呢,一万次,或者叫一万个小时的循环,一个小时一次。一万个小时是多长时间?一年多,不休息,炉子不能休息,人得看着三班倒。一天24小时乘以365,是8000多小时。所以做一次实验要做一万小时,一年多的时间。冬天还好,可夏天的时候那真是热。徐校长说:“热我们也高兴,只要它叶片涂层不掉,所以我们觉得很自豪。我们把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测,把它做完了之后能达到一万个小时,我们特别开心。”由此发动机的叶片不再“赤膊上阵”,而是穿上了中国人自己做的“金钟罩”!
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风上风云|云端故事
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天津“四朵云”背后的医疗价值体系重构
在近日召开的2021全国深化医改经验推广会上,2020年度“推进医改服务百姓健康十大新举措”重磅发布。该榜单作为医改热点政策和典型经验的“风向标”,涵盖了国家层面力推的医改前沿实践。值得注意的是,位列今年榜单之首的是由数字医疗主导的医改模式——天津“创新打造‘四朵云’平台,推进基层数字健共体建设”。这是一个省级行政区系统性地利用数字化推进医疗改革的一次大胆尝试。“天津市基层数字健共体”所主张的“普惠、共享、均等”的理念,正在引导中国医疗体系的价值内省与重构。
进入“十四五”时期,如何借助深化医改的东风,进一步完善医疗健康服务体系,为人民提供全方位全生命周期健康服务?“天津市基层数字健共体”提供了一个可期的解决方案。
图1:“云服务”平台上线居家医疗服务
图2:天津基层数字健共体入选“推进医改服务百姓健康十大新举措”
图3:患者通过手机在线获取医疗健康服务
1 用数字化技术助推医联体升级
分级诊疗制度是我国医疗服务体系、医疗服务模式和就医秩序的一项基础性、长远性和系统性的制度。2015年9月,国务院办公厅印发《关于推进分级诊疗制度建设的指导意见》,明确了分级诊疗制度建设的目标任务:基层首诊、双向转诊、急慢分治、上下联动,同时提出了以强基层为重点完善分级诊疗服务体系。
医联体建设作为推进分级诊疗的重要抓手,日益成为医改“重头戏”,其在过去几年间也经历了从“松散型”走向“紧密型”的演进过程。
2017年4月,国务院办公厅印发《关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见》,提出到2020年政府办基层医疗卫生机构全部参与医联体。这一时期,城市医疗集团、县域医疗共同体、专科联盟和远程医疗协作网等各种形式的探索不断涌现,可谓医联体建设的1.0阶段。
2019年5月,《关于推进紧密型县域医疗卫生共同体建设的通知》发布,要求建成目标明确、权责清晰、分工协作的新型县域医疗卫生服务体系,逐步形成服务、责任、利益、管理的共同体。医联体建设开启“紧密型医共体”的2.0时代。
当前,国家正在大力推广三明医改经验,以促进全国医改的不断深化。三明在经历了“治混乱、堵浪费”的1.0阶段和“建章程、立制度”的2.0阶段之后,已进入3.0阶段:建立“健康管护组织”,致力于实现从“以治病为中心”转向“以健康为中心”,也为医联体建设指明了方向。
在此背景下,各地纷纷根据群众健康需求和当地医疗资源布局特点,探索发展符合自身特色的资源整合模式。天津市卫生健康委大力推进“互联网﹢医疗健康”走进基层、走入社区,用数字化手段赋能基层医疗机构,为百姓提供快捷便利的医疗健康服务。为此,该市引入国内最大的数字医疗平台微医,提出了以数字化平台改善医疗卫生资源配置不均衡,提升医疗、医药、医保效率,创建贯穿百姓“生命全周期、健康全过程”的健康维护体系,切实提升百姓健康指标的“基层数字健共体”概念,因地制宜推出了医联体的3.0版。
值得注意的是,作为国内首家互联网医院的创办者,微医在数字医改领域已有多年探索实践。一方面,微医依托数字技术实现了供给侧、需求侧以及支付方之间的数字链接,数字“基础设施”不断完善。另一方面,微医在河南郏县、山东济南和泰安等多地通过系统、连续的创新实践,构建居民数字健康画像,为大医院分担压力,为基层医院提升能力,为医保提高效率,在以数字化推动分级诊疗方面积累了较为丰富的经验。
2 从“价差”走向“效差”引导价值重构
2020年1月,天津市政府与微医集团签署《数字健康战略合作协议》,天津市成为全国首个全面启动数字健康建设的省级行政区。在天津市卫生健康委主导下,天津微医总医院(天津微医互联网医院)牵头、协同全市267家基层医疗卫生机构共同组建天津市基层数字健共体,落地“云管理”“云服务”“云药房”“云检查”,并以这“四朵云”平台数字化赋能基层,为居民提供诊前、诊中、诊后全流程医疗和健康维护服务。
“云管理”平台促进基层数字健共体内各类医疗服务纵向贯通融合;“云服务”平台为居民提供多形式、多层次、多样化的中西医结合医疗护理和健康管理服务;“云药房”平台提升基层药品供应保障能力;“云检查”平台推动建立“基层检查、上级诊断”的服务模式,实现检查检验结果互传互认和优质医疗资源共享。
在“四朵云”支撑下的数字化平台,带来的变革不止于由技术产生的效率提升,更是从深层推动了体制机制的变革。在天津市基层数字健共体内,依托数字化技术赋能现有医疗体系,在盘活当地医疗资源的基础上,建立了健康为中心的高效健康维护体系,切实提升居民健康指标。值得一提的是,健共体以慢病管理为切入点,探索医保“整体打包付费”“按人头打包付费”等支付方式,根据医疗健康管理质量考核结果,落实“结余留用、超支不补”的激励约束机制,实现了医保支付方以确定成本为健康结果买单,构建起全新的健康责任机制。
数字健共体对医疗服务可及性、经济性和有效性的综合提升已初步显现。以健共体成员单位中的天津市黄河医院为例。通过对2021年2至6月建档入组的糖尿病患者进行了管理效果统计,发现糖化血红蛋白值达标率提升14%,规范管理率较本地区平均水平提升了15%。而据英国糖尿病前瞻性研究,糖化血红蛋白每降低1%,任何与糖尿病相关的终点事件发生风险降低21%。
在“生产力”提升的同时,数字健共体更是带来了“生产关系”的改变,即从“价差模式”走向“效差模式”。前者以治病为中心,按项目付费,提供非连续性服务,患者数据散落在各医疗机构,彼此割裂,医务人员的激励主要从药品、耗材供应链价差中来;而后者则以健康为中心,按病种/人头付费,医务人员在患者完整的数字健康画像的引导下,提供线上线下结合的全生命周期服务,激励从患者健康水平提升、医疗费用节约的“效差”中来。在国家“以治病为中心”转向“以健康为中心”的战略指引下,天津的探索实践或许也将代表数字化医改的未来趋势。
3 天津为医改找到数字化“破题之钥”
在经历了12年的新一轮医改探索后,当下中国医疗卫生事业又走到了新的十字路口——中国人均GDP历史性地跨越1万美元大关,60岁以上人口超2.6亿……中国正暴发出前所未有的健康需求;与此同时,我国经济从高速增长转向高质量增长阶段,过快飙升的医疗投入变得不可持续。当前,如何进一步完善分级诊疗体系,为居民以较低的成本、提供较高质量的健康服务,是医改的应有之义。
2020年6月,中央全面深化改革委员会第十四次会议指出:“高度重视新一代信息技术在医药卫生领域的应用,重塑医药卫生管理和服务模式。”近年来,国家相继发布《关于促进“互联网﹢医疗健康”发展的指导意见》《关于深入开展“互联网﹢医疗健康”便民惠民活动的通知》《关于完善“互联网﹢”医疗服务价格和医保支付政策的指导意见》等重要文件,支持和鼓励“互联网﹢医疗”等新服务模式,数字医疗已经进入国家医改顶层设计之中。
依托数字化技术为全民构建以健康为中心的医疗服务体系,或将成为医改下一阶段的破题的关键。基层数字健共体的“天津经验”,恰好提供了一个现实样本。在天津市,互联网医院牵头组建的基层数字健共体以数字化赋能基层,促进医疗资源合理分配,推动分级诊疗;在此基础上,提升医疗、医药、医保“三医联动”水平和运行效率,并以健康为目标,建立标准化数字慢病管理体系,改革支付方式,落实健康责任制,推动了“以治病为中心”转向“以健康为中心”。在这个过程中,互联网医疗的角色已不再局限于医院服务的互联网化外延,而是成为一个体系内医疗资源贯穿和协同的重要抓手,也是医疗服务打破时空边界,以人为本擦亮健康底色的关键。
对此,中国医院协会副会长方来英曾评论称,基层数字健共体是适应医改趋势的新探索,它不再局限于复诊开方送药,也不单纯是线下服务向线上迁移的模式突破,而是通过线上线下协同为慢性病患者提供医疗服务和健康管理,实现了卫生健康资源使用效率和患者健康服务便捷效能的“双改善”。
同时,天津的数字医改创新也反映出,数字医疗平台与公立医疗体系之间的赋能、协同与共生关系愈发紧密。微医作为天津市数字健共体的牵头单位,也一直深度参与到三明医改当中,紧跟国家医改的顶层设计,通过数字化探索实施路径。
三明医改“操盘手”詹积富对微医在天津的实践给予了充分肯定。他在接受媒体采访时曾表示:“天津正在建设的数字健共体,由互联网医院牵头组建紧密型医联体,建立起以家庭医生签约为核心,以慢病管理为抓手的‘健康责任制’。这实际上就是三明医改3.0的目标,相关的实践经验具有良好的示范效应,成效值得关注。”
技术赋能推动医改升级
在分级诊疗的战略构想中,“强基层”是非常重要的一环:只有不断提升基层医疗卫生服务能力,让老百姓“信得过”基层的诊疗服务,让大部分人的健康问题在基层得到解决,才能盘活基层医疗服务资源,才能从根本上缓解看病难看病贵。如何实现这个目标?很多地方都在根据自身实际,推进改革试点工作。
“要高度重视新一代信息技术在医药卫生领域的应用,重塑医药卫生管理和服务模式,优化资源配置、提升服务效率。”中央全面深化改革委员会第十四次会议上的这句话,为深化医改指出了思路和方向。天津的实践,正是在这个方向上开展的有益探索。
天津运用数字技术打造“四朵云”,通过构建基层数字健共体,有效推进了基层医院与大医院的互联互通,提高了家庭医生的诊疗能力和基层的诊疗水平,让居民在基层就能享受到“未病能防、有病能诊、小病能治、大病能转、慢病能管”的服务,加快实现从“以治病为中心”向“以人民健康为中心”的转变。
天津市卫生健康委基层卫生健康处处长郭宜鹏在接受媒体采访时表示,天津通过数字化、信息化手段为基层医疗卫生机构赋能、为家庭医生赋能,打造家门口高水平基层医疗卫生机构,让常见病、慢性病患者回流基层就医。
由此可见,天津医联体升级的核心是技术赋能下的价值重塑:赋能基层医疗卫生机构,让上级医院的优质医疗资源能向下辐射;赋能家庭医生,让他们能迅速读取居民健康档案,更好开展健康管理;赋能行业管理,打造正向激励机制,助力三医联动。而微医作为一家数字医疗企业,将自身的业务拓展方向与主流改革价值牢牢结合在一起,在助力医改、满足群众需求过程中,实现了自身发展。
火车取代马车,看上去只是交通工具的进步。但进入“火车时代”,人们的生活方式、经济发展模式,都已与“马车时代”发生了彻底裂变。天津“四朵云”模式的创建让我们切实感到数字技术的进步正在重塑就医流程、改变健康管理的模式、提高医疗资源流动效率、提高医疗供需匹配程度……这些改变最终将带来什么样的惊喜?让我们拭目以待。(郭晓薇)
在近日召开的2021全国深化医改经验推广会上,2020年度“推进医改服务百姓健康十大新举措”重磅发布。该榜单作为医改热点政策和典型经验的“风向标”,涵盖了国家层面力推的医改前沿实践。值得注意的是,位列今年榜单之首的是由数字医疗主导的医改模式——天津“创新打造‘四朵云’平台,推进基层数字健共体建设”。这是一个省级行政区系统性地利用数字化推进医疗改革的一次大胆尝试。“天津市基层数字健共体”所主张的“普惠、共享、均等”的理念,正在引导中国医疗体系的价值内省与重构。
进入“十四五”时期,如何借助深化医改的东风,进一步完善医疗健康服务体系,为人民提供全方位全生命周期健康服务?“天津市基层数字健共体”提供了一个可期的解决方案。
图1:“云服务”平台上线居家医疗服务
图2:天津基层数字健共体入选“推进医改服务百姓健康十大新举措”
图3:患者通过手机在线获取医疗健康服务
1 用数字化技术助推医联体升级
分级诊疗制度是我国医疗服务体系、医疗服务模式和就医秩序的一项基础性、长远性和系统性的制度。2015年9月,国务院办公厅印发《关于推进分级诊疗制度建设的指导意见》,明确了分级诊疗制度建设的目标任务:基层首诊、双向转诊、急慢分治、上下联动,同时提出了以强基层为重点完善分级诊疗服务体系。
医联体建设作为推进分级诊疗的重要抓手,日益成为医改“重头戏”,其在过去几年间也经历了从“松散型”走向“紧密型”的演进过程。
2017年4月,国务院办公厅印发《关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见》,提出到2020年政府办基层医疗卫生机构全部参与医联体。这一时期,城市医疗集团、县域医疗共同体、专科联盟和远程医疗协作网等各种形式的探索不断涌现,可谓医联体建设的1.0阶段。
2019年5月,《关于推进紧密型县域医疗卫生共同体建设的通知》发布,要求建成目标明确、权责清晰、分工协作的新型县域医疗卫生服务体系,逐步形成服务、责任、利益、管理的共同体。医联体建设开启“紧密型医共体”的2.0时代。
当前,国家正在大力推广三明医改经验,以促进全国医改的不断深化。三明在经历了“治混乱、堵浪费”的1.0阶段和“建章程、立制度”的2.0阶段之后,已进入3.0阶段:建立“健康管护组织”,致力于实现从“以治病为中心”转向“以健康为中心”,也为医联体建设指明了方向。
在此背景下,各地纷纷根据群众健康需求和当地医疗资源布局特点,探索发展符合自身特色的资源整合模式。天津市卫生健康委大力推进“互联网﹢医疗健康”走进基层、走入社区,用数字化手段赋能基层医疗机构,为百姓提供快捷便利的医疗健康服务。为此,该市引入国内最大的数字医疗平台微医,提出了以数字化平台改善医疗卫生资源配置不均衡,提升医疗、医药、医保效率,创建贯穿百姓“生命全周期、健康全过程”的健康维护体系,切实提升百姓健康指标的“基层数字健共体”概念,因地制宜推出了医联体的3.0版。
值得注意的是,作为国内首家互联网医院的创办者,微医在数字医改领域已有多年探索实践。一方面,微医依托数字技术实现了供给侧、需求侧以及支付方之间的数字链接,数字“基础设施”不断完善。另一方面,微医在河南郏县、山东济南和泰安等多地通过系统、连续的创新实践,构建居民数字健康画像,为大医院分担压力,为基层医院提升能力,为医保提高效率,在以数字化推动分级诊疗方面积累了较为丰富的经验。
2 从“价差”走向“效差”引导价值重构
2020年1月,天津市政府与微医集团签署《数字健康战略合作协议》,天津市成为全国首个全面启动数字健康建设的省级行政区。在天津市卫生健康委主导下,天津微医总医院(天津微医互联网医院)牵头、协同全市267家基层医疗卫生机构共同组建天津市基层数字健共体,落地“云管理”“云服务”“云药房”“云检查”,并以这“四朵云”平台数字化赋能基层,为居民提供诊前、诊中、诊后全流程医疗和健康维护服务。
“云管理”平台促进基层数字健共体内各类医疗服务纵向贯通融合;“云服务”平台为居民提供多形式、多层次、多样化的中西医结合医疗护理和健康管理服务;“云药房”平台提升基层药品供应保障能力;“云检查”平台推动建立“基层检查、上级诊断”的服务模式,实现检查检验结果互传互认和优质医疗资源共享。
在“四朵云”支撑下的数字化平台,带来的变革不止于由技术产生的效率提升,更是从深层推动了体制机制的变革。在天津市基层数字健共体内,依托数字化技术赋能现有医疗体系,在盘活当地医疗资源的基础上,建立了健康为中心的高效健康维护体系,切实提升居民健康指标。值得一提的是,健共体以慢病管理为切入点,探索医保“整体打包付费”“按人头打包付费”等支付方式,根据医疗健康管理质量考核结果,落实“结余留用、超支不补”的激励约束机制,实现了医保支付方以确定成本为健康结果买单,构建起全新的健康责任机制。
数字健共体对医疗服务可及性、经济性和有效性的综合提升已初步显现。以健共体成员单位中的天津市黄河医院为例。通过对2021年2至6月建档入组的糖尿病患者进行了管理效果统计,发现糖化血红蛋白值达标率提升14%,规范管理率较本地区平均水平提升了15%。而据英国糖尿病前瞻性研究,糖化血红蛋白每降低1%,任何与糖尿病相关的终点事件发生风险降低21%。
在“生产力”提升的同时,数字健共体更是带来了“生产关系”的改变,即从“价差模式”走向“效差模式”。前者以治病为中心,按项目付费,提供非连续性服务,患者数据散落在各医疗机构,彼此割裂,医务人员的激励主要从药品、耗材供应链价差中来;而后者则以健康为中心,按病种/人头付费,医务人员在患者完整的数字健康画像的引导下,提供线上线下结合的全生命周期服务,激励从患者健康水平提升、医疗费用节约的“效差”中来。在国家“以治病为中心”转向“以健康为中心”的战略指引下,天津的探索实践或许也将代表数字化医改的未来趋势。
3 天津为医改找到数字化“破题之钥”
在经历了12年的新一轮医改探索后,当下中国医疗卫生事业又走到了新的十字路口——中国人均GDP历史性地跨越1万美元大关,60岁以上人口超2.6亿……中国正暴发出前所未有的健康需求;与此同时,我国经济从高速增长转向高质量增长阶段,过快飙升的医疗投入变得不可持续。当前,如何进一步完善分级诊疗体系,为居民以较低的成本、提供较高质量的健康服务,是医改的应有之义。
2020年6月,中央全面深化改革委员会第十四次会议指出:“高度重视新一代信息技术在医药卫生领域的应用,重塑医药卫生管理和服务模式。”近年来,国家相继发布《关于促进“互联网﹢医疗健康”发展的指导意见》《关于深入开展“互联网﹢医疗健康”便民惠民活动的通知》《关于完善“互联网﹢”医疗服务价格和医保支付政策的指导意见》等重要文件,支持和鼓励“互联网﹢医疗”等新服务模式,数字医疗已经进入国家医改顶层设计之中。
依托数字化技术为全民构建以健康为中心的医疗服务体系,或将成为医改下一阶段的破题的关键。基层数字健共体的“天津经验”,恰好提供了一个现实样本。在天津市,互联网医院牵头组建的基层数字健共体以数字化赋能基层,促进医疗资源合理分配,推动分级诊疗;在此基础上,提升医疗、医药、医保“三医联动”水平和运行效率,并以健康为目标,建立标准化数字慢病管理体系,改革支付方式,落实健康责任制,推动了“以治病为中心”转向“以健康为中心”。在这个过程中,互联网医疗的角色已不再局限于医院服务的互联网化外延,而是成为一个体系内医疗资源贯穿和协同的重要抓手,也是医疗服务打破时空边界,以人为本擦亮健康底色的关键。
对此,中国医院协会副会长方来英曾评论称,基层数字健共体是适应医改趋势的新探索,它不再局限于复诊开方送药,也不单纯是线下服务向线上迁移的模式突破,而是通过线上线下协同为慢性病患者提供医疗服务和健康管理,实现了卫生健康资源使用效率和患者健康服务便捷效能的“双改善”。
同时,天津的数字医改创新也反映出,数字医疗平台与公立医疗体系之间的赋能、协同与共生关系愈发紧密。微医作为天津市数字健共体的牵头单位,也一直深度参与到三明医改当中,紧跟国家医改的顶层设计,通过数字化探索实施路径。
三明医改“操盘手”詹积富对微医在天津的实践给予了充分肯定。他在接受媒体采访时曾表示:“天津正在建设的数字健共体,由互联网医院牵头组建紧密型医联体,建立起以家庭医生签约为核心,以慢病管理为抓手的‘健康责任制’。这实际上就是三明医改3.0的目标,相关的实践经验具有良好的示范效应,成效值得关注。”
技术赋能推动医改升级
在分级诊疗的战略构想中,“强基层”是非常重要的一环:只有不断提升基层医疗卫生服务能力,让老百姓“信得过”基层的诊疗服务,让大部分人的健康问题在基层得到解决,才能盘活基层医疗服务资源,才能从根本上缓解看病难看病贵。如何实现这个目标?很多地方都在根据自身实际,推进改革试点工作。
“要高度重视新一代信息技术在医药卫生领域的应用,重塑医药卫生管理和服务模式,优化资源配置、提升服务效率。”中央全面深化改革委员会第十四次会议上的这句话,为深化医改指出了思路和方向。天津的实践,正是在这个方向上开展的有益探索。
天津运用数字技术打造“四朵云”,通过构建基层数字健共体,有效推进了基层医院与大医院的互联互通,提高了家庭医生的诊疗能力和基层的诊疗水平,让居民在基层就能享受到“未病能防、有病能诊、小病能治、大病能转、慢病能管”的服务,加快实现从“以治病为中心”向“以人民健康为中心”的转变。
天津市卫生健康委基层卫生健康处处长郭宜鹏在接受媒体采访时表示,天津通过数字化、信息化手段为基层医疗卫生机构赋能、为家庭医生赋能,打造家门口高水平基层医疗卫生机构,让常见病、慢性病患者回流基层就医。
由此可见,天津医联体升级的核心是技术赋能下的价值重塑:赋能基层医疗卫生机构,让上级医院的优质医疗资源能向下辐射;赋能家庭医生,让他们能迅速读取居民健康档案,更好开展健康管理;赋能行业管理,打造正向激励机制,助力三医联动。而微医作为一家数字医疗企业,将自身的业务拓展方向与主流改革价值牢牢结合在一起,在助力医改、满足群众需求过程中,实现了自身发展。
火车取代马车,看上去只是交通工具的进步。但进入“火车时代”,人们的生活方式、经济发展模式,都已与“马车时代”发生了彻底裂变。天津“四朵云”模式的创建让我们切实感到数字技术的进步正在重塑就医流程、改变健康管理的模式、提高医疗资源流动效率、提高医疗供需匹配程度……这些改变最终将带来什么样的惊喜?让我们拭目以待。(郭晓薇)
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