復(fù)合人工骨
關(guān)注創(chuàng)建者：張勵偉 創(chuàng)建時間：2015-07-24
復(fù)合人工骨的實(shí)例教程
為了探討人工種植牙－骨界面應(yīng)力分布規(guī)律。方法：應(yīng)用三維有限元和多元逐步回歸分析方法，對影響骨界面應(yīng)力分布的一些因素，根據(jù)種植牙頸周骨內(nèi)應(yīng)力值進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果：找出了影響種植牙周骨界面應(yīng)力分布的主要因素，建立了回歸方程，揭示了不同影響因素與頸部應(yīng)力分布規(guī)律間的數(shù)量關(guān)系。結(jié)論：影響種植牙周頸部骨內(nèi)應(yīng)力和大小的最主要因素是懸臂梁的存在、多個種植牙上部結(jié)構(gòu)桿的連接及受力角度的改變。單個種植牙種植時，影響頸周應(yīng)力集中是載荷角度的改變。
影響人工種植牙-骨界面應(yīng)力分布規(guī)律因素的多元逐步回歸分析.pdf
展開 在此項工作中，研發(fā)團(tuán)隊還深入探討了光熱促成骨的分子生物學(xué)機(jī)制，為骨科植入材料的功能設(shè)計提供了一條全新思路。
黑磷基復(fù)合生物材料：調(diào)控PLGA基材降解并且能夠在近紅外光照刺激通過光熱轉(zhuǎn)化作用實(shí)現(xiàn)微熱刺激成骨。
本項研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院青促會、深圳市孔雀團(tuán)隊、中科院STS區(qū)域重點(diǎn)等項目的資助。
全文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218308305 來源：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
展開 然而，常規(guī)化學(xué)交聯(lián)制備的水凝膠通常具有各向同性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能不足，而且缺乏骨傳導(dǎo)性，這極大地限制了其在骨修復(fù)中的應(yīng)用。
最近，南方科技大學(xué)任富增課題組受天然骨和木材精巧、有序、定向的多尺度多級結(jié)構(gòu)啟發(fā)，提出了一種“從木材到人工骨”的仿生設(shè)計策略，該策略將具有良好生物相容性的水凝膠真空浸漬到脫木質(zhì)素的木材模板中，再原位礦化羥基磷灰石（HAp）納米晶體，得到了一種高度各向異性、超強(qiáng)且具有骨傳導(dǎo)性的水凝膠復(fù)合材料，可用于骨缺損修復(fù)。該研究成果以Bioinspired Highly Anisotropic, Ultrastrong and Stiff, and Osteoconductive Mineralized Wood Hydrogel Composites for Bone Repair為論文題目發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202010068）上。
圖1. 基于天然骨和木材制備各向異性水凝膠復(fù)合材料的設(shè)計策略。(a)骨骼組織各向異性的多層組裝結(jié)構(gòu)示意圖；（b）水凝膠復(fù)合材料的制備方法及微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
研究者們通過對復(fù)合水凝膠的微觀形貌、物相及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，脫木質(zhì)素處理保留了天然木材纖維的高取向度，并創(chuàng)造了供水凝膠滲透的多孔結(jié)構(gòu)。真空浸潤可將海藻酸鹽水凝膠均勻填充在纖維的間隙。原位礦化的羥基磷灰石納米晶體主要沉積在海藻酸鹽水凝膠上，并沿著纖維骨架取向排列，均勻分布于復(fù)合水凝膠基體中。
圖2.
展開 文章來源：第五屆LS-DYNA中國技術(shù)論壇，作者：Haoyan Wei博士，ANSYS, Inc.研發(fā)工程師
視頻鏈接：LS-DYNA人工智能多尺度計算技術(shù)及其在注塑成型復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用
技術(shù)校對：董驍， Ansys高級應(yīng)用工程師；整理編輯：俞琴
</strong></p><p><br></p><p><strong>一、引言</strong></p><p class="ql-align-justify">隨著人工智能（AI）技術(shù)的蓬勃發(fā)展，材料科學(xué)領(lǐng)域也迎來了范式轉(zhuǎn)變。AI/ML技術(shù)與材料科學(xué)的融合為理解材料背后的物理原理帶來了重大進(jìn)步。高性能纖維增強(qiáng)聚合物（FRP）復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能，如<strong>高強(qiáng)度、輕質(zhì)和耐腐蝕性</strong>，在航空航天、汽車、海洋、可再生能源和基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。盡管高性能FRP復(fù)合材料具有出色的性能，但<strong>其復(fù)雜的制造過程和獨(dú)特的材料結(jié)構(gòu)使得理解材料動態(tài)和特性變得極具挑戰(zhàn)</strong>。而AI/ML技術(shù)由于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，為解決這些問題提供了新的途徑。</p><p class="ql-align-justify">近日，國際知名期刊《Composites Part B》發(fā)表了一篇美國亞特蘭大佐治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊完成的有關(guān)人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)在高性能復(fù)合材料中應(yīng)用的研究成果。<strong>該研究旨在提供對AI/ML技術(shù)在高性能FRP復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀的全面概述，重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品生命周期中的四個關(guān)鍵階段，即設(shè)計、制造、測試和監(jiān)控，探討了將現(xiàn)代先進(jìn)AI/ML模型融入FRP復(fù)合材料研究的未來方向。</strong>論文標(biāo)題為“Applications of artificial intelligence/machine learning to high-performance composites”。
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計算機(jī)性能的提升促使人工智能（AI）/機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）方法蓬勃發(fā)展，AL/ML開始與各行各業(yè)進(jìn)行深度的融合，助力傳統(tǒng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動到數(shù)字驅(qū)動的研發(fā)理念轉(zhuǎn)變，有效降低研發(fā)成本，提高研發(fā)效率，加快產(chǎn)品上市周期。
針對連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）測試樣本多、測試周期長、成本高昂的問題，海克斯康融合多尺度復(fù)合材料建模平臺Digimat和人工智能仿真平臺ODYSSEE
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p><strong> </strong>全文速遞 </p><p class="ql-align-justify">隨著人工智能（AI）技術(shù)的蓬勃興起，它不僅為材料科學(xué)帶來了前所未有的機(jī)遇，也引發(fā)了工程領(lǐng)域的范式變革。AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）
近年來，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車和電子等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產(chǎn)品內(nèi)部的材料微觀結(jié)構(gòu)（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點(diǎn)，并且其復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了復(fù)合材料在宏觀尺度上表現(xiàn)出各向異性的非線性力學(xué)行為。因此，當(dāng)對注塑成型的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和性能預(yù)測時，傳統(tǒng)的數(shù)值方法與材料本構(gòu)模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
近年來，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車和電子等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產(chǎn)品內(nèi)部的材料微觀結(jié)構(gòu)（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點(diǎn)，并且其復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了復(fù)合材料在宏觀尺度上表現(xiàn)出各向異性的非線性力學(xué)行為。因此，當(dāng)對注塑成型的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和性能預(yù)測時，傳統(tǒng)的數(shù)值方法與材料本構(gòu)模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
人體骨骼肌具有優(yōu)異的機(jī)械訓(xùn)練自增強(qiáng)、應(yīng)變硬化、智能驅(qū)動等綜合特征，使得肌肉能夠不斷自我強(qiáng)化抵抗外界作用力，并能根據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)的電流信號對外做功來改造環(huán)境。受之啟發(fā)的人工肌肉功能材料在醫(yī)療器械、機(jī)器人、智能驅(qū)動等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。但是，要把人體骨骼肌的這些優(yōu)異特征全部集成到單一合成材料上是一個巨大的挑戰(zhàn)
模仿生物組織的各向異性水凝膠在耐損傷性、細(xì)胞引導(dǎo)和物質(zhì)運(yùn)輸中起著至關(guān)重要的作用。然而，常規(guī)化學(xué)交聯(lián)制備的水凝膠通常具有各向同性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能不足，而且缺乏骨傳導(dǎo)性，這極大地限制了其在骨修復(fù)中的應(yīng)用。
最近，南方科技大學(xué)任富增課題組受天然骨和木材精巧、有序、定向的多尺度多級結(jié)構(gòu)啟發(fā)
近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院童麗萍副研究員、王懷雨研究員與香港城市大學(xué)朱劍豪教授等合作，成功研制出一種具有光熱響應(yīng)的智能生物材料，該材料可用于促進(jìn)骨缺損部位的再生修復(fù)。相關(guān)論文以Near-Infrared Light Control of Bone Regeneration with Biodegradable Photothermal Osteoimplant為題發(fā)表在生物材料領(lǐng)域權(quán)威期刊
【 引言】
利用太陽能作為能量來源產(chǎn)生高附加值化學(xué)品具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。人工光合作用系統(tǒng)用以模仿植物自然光合作用，是一種極具前景的太陽能-燃料直接轉(zhuǎn)換方法。最近，越來越多的研究興趣轉(zhuǎn)向用于生產(chǎn)碳基燃料的太陽能驅(qū)動的電化學(xué)CO2還原。然而，由于選擇性較差以及還原CO2的電位較高，CO2還原催化劑的開發(fā)面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。為克服上述挑戰(zhàn)，微生物-光電化學(xué)復(fù)合系統(tǒng)已成為一種有前景的方法
為了探討人工種植牙－骨界面應(yīng)力分布規(guī)律。方法：應(yīng)用三維有限元和多元逐步回歸分析方法，對影響骨界面應(yīng)力分布的一些因素，根據(jù)種植牙頸周骨內(nèi)應(yīng)力值進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果：找出了影響種植牙周骨界面應(yīng)力分布的主要因素，建立了回歸方程，揭示了不同影響因素與頸部應(yīng)力分布規(guī)律間的數(shù)量關(guān)系。結(jié)論：影響種植牙周頸部骨內(nèi)應(yīng)力和大小的最主要因素是懸臂梁的存在、多個種植牙上部結(jié)構(gòu)桿的連接及受力角度的改變。單個種植牙種植時，影響頸周應(yīng)力集中是載荷角度的改變
