21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型

comsol稍微難點的幾何建模情況我遇到過三種

第一種是sem圖拍攝的納米島

第二種是多個重復的納米材料按TEM圖分布

第三種是超表面中超透鏡陣列建模

本文重點介紹第一種,值得注意的是第一種方法仿真實用性我覺得幾乎為0,只是單純的畫出來做個示意圖,但會用到一些comsol中比較有趣的功能。

首先,隨機抽選一篇幸運文章(https://sci-hub.ru/10.1088/0957-4484/20/2/025703),取其圖5f中金納米島的部分sem圖如下,它下面是我對應繪制的示意圖

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖1
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖2

第一步:添加插件

在開發工具,插件庫下找到圖像到曲線,然后添加到設置表單

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖3
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖4

然后瀏覽導入圖片并繪制

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖5

單擊圖像可以看到顏色變成彩色,同時出現了一個i2m_im的函數

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖6

第二步:運用參數化曲面繪制粗糙曲面

參數化設置如下,由于只是繪制示意圖而非仿真要用的幾何模型,所以單位設為m,具體的xw,yw參考上一步圖片的像素值給了

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖7
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖8
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖9

如果對上面的z欄的表達式感到困惑,可以在下面找到答案。直接寫i2m_im(s1,s2)也OK,但會導致相鄰近的顆粒相互粘連的比較厲害,因為對圖片處理成i2m_im時會有一個插值過程。

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖10

第三步,對粗糙表面進行更細致的處理,使其美觀

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖11
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖12
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖13
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖14
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖15
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖16

關掉透明顯示,最終效果如下

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖17

note:如果想用此方法仿真粗糙表面對光照射物體產生的影響,除非基底與粗糙表面上的突起物是同一種材料還有點戲。倘若如上圖基地是玻璃,突起的黃色是金納米顆粒,那幾乎沒戲。

最后,前文說的第二種和第三種還是有仿真實用性的。

如下,是第二種情況,一堆金納米棒根據TEM圖擺放

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖18

當然,如果不要按TEM來,要隨機三維擺放也ok,如下

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖19

至于第三種情況,超透鏡陣列的幾何繪制,需要在comsol中編寫含for循環的代碼才行。

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖20

上面是論文中的SEM圖,下面是comsol的繪制結果,這么多納米柱的三維comsol仿真電腦是跑不動的,二維的話還可以試一試。

21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖21
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖22
21,在comsol中根據SEM圖繪制幾何模型的圖23
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