功能材料的案例
COMSOL FGM模型 功能梯度材料 梯度孔隙建模教程
FGM概念
FGM是功能梯度材料（Functionally graded materials）的英文簡稱，也被稱為梯度功能材料。功能梯度材料(FGM)是一種新型非均勻復合材料,是由性能不同的兩種或多種材料復合成組分和結構呈現連續梯度變化的材料。它要求功能、性能隨內部位置的變化而變化，以實現功能梯度的材料。
從本質上來講，FGM是一種比較特殊的復合材料。
在自然界也有許多功能梯度材料的例子，如竹子、貝殼、骨骼等。
FGM構建
本文采用COMSOL軟件進行FGM模型的構建，以下表現三種不同形式的功能梯度材料模型：
粒徑均勻變化
雙材料擴散
變粒徑分布
建模教程
在COMSOL內建立功能梯度材料可以采用AutoCAD模型導入的方式，這里用到了CAD建模插件。
插件下載：
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
展開 ANSYS Workbench功能梯度材料FGM
梯度功能材料（Functionally Graded Materials, FGMs）是一種先進的復合材料，其特點是材料的組成、結構以及孔隙率等特性在某個方向上呈現連續或階梯式的漸變。這種變化使得FGM的物理和化學性能在同一方向上也呈現出相應的連續梯度變化。
ANSYS Workbench內建立梯度功能材料模型可以采用CAD功能梯度材料2D插件建模后導入到Workbench內。在插件內設置模型參數后運行即可在AutoCAD內建立梯度分布的隨機圓形模型。
在CAD內將FGM模型構建實體后導出為IGES格式文件。
將模型導入到Workbench內。
可對梯度模型進行后續分析模擬。
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1874171
展開 庭田科技參加第11屆中國功能材料學術會議暨展覽會
2024年5月17日，由中國儀器儀表學會、重慶市科學技術協會、國家儀表功能材料工程技術研究中心聯合主辦的“第11屆中國功能材料及其應用學術會議暨2024功能材料國際論壇”在重慶盛大拉開帷幕。庭田科技受邀參加了這場備受矚目的盛會。此次參展，不僅是對庭田科技技術實力的肯定，更是其不斷追求創新、引領行業發展的有力證明。
在展覽會現場，庭田科技的展臺吸引了眾多參會者的目光。總裁聶春文先生親自帶隊，與營銷副總裁趙盈女士一同出席了該次展會。他們熱情地與前來參觀的客戶、合作伙伴交流，分享庭田科技在材料模擬計算領域的最新成果和應用前景。
聶春文先生表示：“非常榮幸能夠參加這次展覽會，與來自全國各地的同行們共同探討功能材料的未來發展。庭田科技始終堅持以創新為驅動，致力于為客戶提供更優質、更先進的產品和服務。我們相信，在未來的日子里，功能材料將會在更多領域發揮重要作用，為人類社會的進步貢獻力量。”
此次參展，庭田科技不僅展示了其在材料仿真計算領域的雄厚實力，也進一步提升了品牌知名度和影響力。未來，庭田科技將繼續秉承創新、務實、高效的企業精神，不斷推動材料計算產業的發展，為人類社會的繁榮與進步做出更大的貢獻。
展開 Jerry Qi教授《先進功能材料》綜述：4D打印技術研究進展
4D打印技術的發展，包括智能/功能材料，3D打印技術和模擬/設計等多學科的發展。
綜述對4D打印技術的發展趨勢作了展望。首先，高分辨率，快速與多材料的3D打印方法發展利于多尺度復雜結構的制備。4D打印技術中應用最主要的3D打印方法是噴墨打印、擠出打印，而近年來快速發展的數字光處理打印技術在將來的4D打印技術具有巨大的潛力。 其次，新型的多功能打印墨水的開發，進一步拓展多功能4D打印。形狀記憶材料與水凝膠復合材料是目前使用最廣泛的4D打印材料，刺激響應性、多功能的智能材料的開發與應用于3D打印， 滿足提高材料性能與響應速度，以及拓展變形驅動機理。最后，理論模型與設計方法的研究可用于精確預測與優化變形形狀。 例如，拓撲優化方法可以用于優化打印形狀與目標變形形狀的設計； 而仿生設計不但可以啟發高性能材料與功能材料的制備，還可以用于指導特定形狀可變結構的設計。 隨著將來3D打印方法，智能/功能材料與設計/模擬方法的發展，4D打印技術的進一步發展與成熟，將滿足包括軟體機器人、智能器件、生物醫用、組織工程、電子與國防安全等諸多領域的應用需求。該綜述近期發表在《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater.） 上，博士后匡曉博士是文章的第一作者，H. Jerry Qi教授為通訊作者。
參考文獻：
X. Kuang, D. J. Roach, J. Wu, C. M. Hamel, Z. Ding, T. Wang, M. L. Dunn, H. Jerry Qi.
展開 
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件 ￥299
功能介紹
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件提供AutoCAD參數化建模功能，可設置長方形尺寸、圓形比例、圓形間的最小間距、圓形粒徑關于坐標系的分布關系，即R = f(x,y），粒徑的分散模式，是否擴散分布及擴散發生的區域范圍等。插件生成的dwg文件可導入到Comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元分析軟件內，用于梯度材料（Functionally Gradient Materials，簡稱FGM）、傾斜功能材料、梯度功能材料、分子擴散模型、氣體擴散、分散系等模型的構建。也可用于復雜的多空材料、孔隙介質等模型建立。
插件界面
比例：生成的總圓形的面積占矩形面積的百分比，該參數為設計值，若參數設置不合理將無法到達設計比例；當生成的圓形比例達到該設計參數后完成繪圖。
最小間距：該參數為任意兩個圓之間可能達到的最小間距值，該參數設置的目的是為了防止兩個圓形之間距離過小。
超時結束：單位為秒，當超過該設置時間后自動停止，防止參數設置不合理時投放不能完成造成程序無法結束。“超時結束”與“比例”參數實現了程序運行終止狀態的雙控，當任意一個條件達到時程序均會結束。
粒徑分布：R1及R2為圓形的半徑，兩者設置方式一致，僅為分兩個圖層繪圖，方便后期處理即圓的半徑是關于圓中心點所在坐標的函數。為方便初學者使用，在插件界面中僅列出x，而未指明y，實際使用時x、y均可設置。
CAD樣圖
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
對插件如有其它需求可按照需要定制插件。
展開 CAD球體功能梯度材料3D插件 ￥1999
插件介紹
CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內建立大小呈現梯度分布的球體及長方體孔隙三維模型。
功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結構材料建模。
插件支持設置上小下大、上大下小兩種球體的梯度分布模式，及隨機排布的非梯度模式。插件內置的動力學堆積算法可模擬實際工程中不同粒徑顆粒投放順序下的堆積效果。
插件可設置三組球體粒徑范圍，并可指定球體間的最小間距參數，可用于生成多種不同形態的梯度孔隙結構模型。
使用須知
1、插件使用需注冊，售價為單機許可價格；
2、插件兼容Windows系統，運行需要安裝AutoCAD（2010~2025及以上版本均可使用）。
3、售后及技術支持請聯系微信：AbyssFish_LJR，或QQ：1135122921。
樣圖實例
可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導入測試及模擬。（CAD2010文件）
球體功能梯度材料3D樣圖.rar
展開 2018新型功能材料大會-2018.09.16-18 鞍山
【大會信息】
主辦單位：遼寧科技大學
會議時間：2018年9月16-18日
大會地點：鞍山市 勝利賓館
【大會介紹】
【大會主題】
T1：儲能與能量轉換
T2：納米孔功能材料
T3：綠色催化化學
T4：生物傳感材料
T5：功能高分子材料
T6：分子探針技術
T7：有機光電材料與器件
【分會場】
Session 1：儲能與能量轉換材料
Session 2：催化材料
Session 3：有機功能材料
【出版檢索】
【演出嘉賓】
ABAQUS功能梯度材料FGM模型
功能梯度材料（FGM）作為一種新型復合材料，通過材料內部成分或微觀結構的梯度變化，優化特定性能適應復雜環境，被廣泛應用于高溫防護、結構優化、生物醫學、光電設備等領域。本案例介紹在ABAQUS內建立功能梯度材料模型。
首先采用CAD 功能梯度材料2D插件建立大小呈現梯度分布的AutoCAD模型。
將圓形部分通過拉伸生成三維模型。
同樣將矩形拉伸為三維，并與生成的三維圓柱進行差集操作。并將兩個模型分別導出為iges格式文件。
在ABAQUS內將兩個模型以部件的形式導入。
裝配到一起。
插件也可生成中心梯度分布的模型。
或兩種不同的材料在擴散狀態下產生的梯度分布模型。
展開 ABAQUS三維功能梯度多孔結構材料FGM軸壓模擬
功能梯度多孔材料（FGM）通過梯度調控孔隙率，實現力學性能的連續分布，其彈性模量、強度等呈均勻變化。通過建立梯度多孔結構有限元模型，解析梯度參數對應力場及失效機制的影響，突破傳統試驗限制，優化設計。該研究對航空熱防護及生物醫用仿生植入體等功能化結構具有重要價值。本案例介紹在ABAQUS內建立三維梯度功能材料多孔結構模型，并對梯度結構模型進行軸心受壓力學仿真模擬。
三維梯度孔隙結構模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導出為iges格式。
將梯度多孔結構模型以部件的形式導入到ABAQUS內。
對模型設置材料屬性，這里采用EasyCDP插件快速生成C20混凝土塑性損傷材料模型并指派給部件。
設置軸心受壓載荷工況，將模型一端固定，另一端指定位移。
對模型劃分網格。
創建并提交作業，查看模擬結果。
展開 天津大學仰大勇教授課題組：DNA功能材料可控組裝/解組裝助力精準醫療
近期，天津大學仰大勇教授課題組在DNA功能材料可控組裝/解組裝助力精準醫療方面取得新進展，發展了天然多酚介導樹枝狀DNA/細胞膜等生物活性成分動態組裝/解組裝的納米復合體系，豐富了智能響應型DNA材料的設計理念，相關成果發表在Nano Today和Biomaterials，并已申請中國發明專利。天津大學化工學院博士研究生韓金鵬為論文第一作者。研究得到國家自然科學基金等資助支持。
精準醫療理念的提出給人類的疾病治療帶來了革命性變化。設計構建精準藥物遞送體系對精準醫療的發展具有重要理論意義和實用價值。精準藥物遞送是指在空間、時間和劑量上對藥物在體內分布實現全面精準調控，從而提高藥物的利用率，增強治療效果，降低毒副作用。DNA作為天然的生物大分子，具有序列可編程性和序列信息精準傳遞的特點，可根據不同序列設計（即核苷酸單體排序）賦予材料特定結構和生物功能，展現出功能和生物活性可定制的獨特優勢（Chem. Rev. 2020, 120, 9420; Prog. Polym. Sci. 2019, 98, 101163）。近年來，DNA功能材料在核酸藥物遞送領域展現出良好的應用前景。DNA功能材料不僅可以提高核酸藥物穩定性，還能降低藥物免疫毒性。此外，DNA材料可通過序列編程精準響應病變組織或細胞內的特定信號，實現材料的可控組裝/解組裝，滿足精準醫療對材料的特性需求。
近期，仰大勇教授課題組發展了天然多酚介導的樹枝狀DNA動態納米復合體系，提出通過精準調控納米復合物組裝/解組裝，實現核酸藥物高效負載和靶細胞內精準釋放，在提高藥物利用率的同時盡可能地減少毒副作用。
展開 IUTAM電磁功能材料與結構力學研討會在北京成功舉行
會議期間，國內外學者們就電磁功能材料與結構力學領域的多個相關問題進行了深入的研討與交流，對該領域的未來發展趨勢進行了展望。經過四天半的充分交流，會議于8月30日中午圓滿結束。在會議閉幕式上，美國McMeeking院士對本次會議進行了熱情洋溢的評價，稱本次會議的舉辦非常成功，對該力學交叉領域的發展起到了重要的推動作用。
中國力學學會理事長、浙江大學楊衛院士做報告
參會人員合影
催化會議---2020年第三屆新型功能材料國際會議
2020年第三屆新型功能材料國際會議
會議簡介
2020年第三屆新型功能材料國際會議將于2020年12月21-22日在中國廈門召開。會議由上海學米科技主辦。
會議將圍繞催化技術創新，催化劑設計，催化劑制備與表征，電催化，納米催化，小分子催化，催化表征技術，光催化等領域展開廣泛而深入的交流和討論。 會議的主要目標是匯集領先的學術科學家，研究人員和研究學者，以交流和分享他們在催化各個方面的經驗和研究結果。它還為研究人員，從業人員和教育工作者提供了一個重要的跨學科平臺，以展示和討論催化領域中的最新創新，趨勢和關注點，以及遇到的實際挑戰和解決方案。為國內外催化工作者提供良好的學習和交流的平臺，加強了學術界與工業界催化同仁的交流合作，進一步推進我國催化科學技術的蓬勃發展。
第一屆會議已于9月16-19日在鞍山|勝利酒店&遼寧科技大學成功召開。第二屆會議 已于11月8-9日在中國上海召開。
l 會議地點：中國. 廈門
l 會議時間：2020年12月21-22日
l 會議官網：http://www.icnfm.org/
論文出版
會議經同行專家評審錄用的論文將全部出版在ECS Transactions【ISSN:19385862】-IOP，提交主要數據庫（EI, SCOPUS, GOOGLE SCHOLAR等）檢索。
請注意：會務組會如期安排所有注冊文章出版，出版社將會把所有文章提交至主要數據庫但是會務組不對任何檢索做出任何保證，因為各檢索機構有權做出最終文章是否被檢索的最終決定。
會議主題
會議主題包括電催化, 光催化，多相催化材料，催化與化學工程，材料科學 等。
展開 基于多肽的多功能納米材料用于腫瘤成像和治療
在過去的幾十年中，多肽基于其獨特的生物活性等優勢，已經成為推動腫瘤診療多肽功能材料發展的強大驅動力。各種不同的生物活性短肽可以很容易地整合到傳統的腫瘤診斷與治療體系中，以提供多樣化的功能，例如高效的腫瘤靶向能力、特異性腫瘤響應性質和顯著的腫瘤治療效果。在這篇綜述中，作者總結了用于腫瘤成像和治療的功能型多肽和基于多肽的生物材料的最新研究進展和突破。多肽雖然只是這些多功能體系中的微小組成成分，但在實現各種生物醫學功能方面發揮著重要作用。它們具有特定的生物醫學功能，大大增強了腫瘤診斷與治療的效果。
許多傳統納米材料，例如無機納米材料(量子點、金屬納米粒子、介孔二氧化硅納米粒子等)，有機納米材料(半導體聚合物、樹枝狀聚合物、天然聚合物等)和有機-無機雜化納米材料(金屬-有機框架、聚合物包覆的無機納米粒子等)，已經被開發用于腫瘤診療應用。這些納米材料在腫瘤相關的生物醫學應用中具有獨特的功能和優勢。一旦修飾上各種不同的功能型多肽，這些基于多肽的納米材料的優勢將被進一步放大，并同時具備多肽的多功能特點，如特異性的腫瘤靶向性、優異的腫瘤選擇性、精確的瘤內藥物釋放、高效的腫瘤治療效果和精確的腫瘤診斷能力。而且，多肽可以很容易地整合到各種不同的納米材料中，用于開發優異的腫瘤診療一體化的多功能系統。這些基于多肽的多功能系統將極大地促進抗腫瘤研究的發展，并進一步增強從科學研究到臨床應用的轉化。然而，盡管功能型多肽材料在體外和小動物活體實驗中取得了顯著進展，但仍舊很少被應用于臨床試驗。作者總結并列出了以下主要原因。
1) 在生理條件下較弱的穩定性極大地限制了各種多肽和基于多肽的納米材料在腫瘤診斷與治療中的臨床應用。多肽通過酰胺鍵由不同的氨基酸序列組成，在復雜的生理環境中，這些氨基酸序列可以被體內的蛋白酶快速降解并失活。
展開 《Nano Energy》：多功能力學超摩擦材料！
近年來隨著力學超材料的發展，兼具能量采集和監測感知功能的摩擦電材料為多功能力學超材料的智能化發展帶來新方向。
本文提出一種自感知復合力學超材料—力學超摩擦材料，其將摩擦電材料制備于力學超材料中，通過將力學超材料作為納米發電機介質，實現整體結構材料在能量采集和智能監測感知方面的多功能應用。力學超摩擦材料運用3D打印技術，實驗制備由摩擦電材料組成的無縫集成自恢復咬合微結構，并測試表征其自供電和自感應性質。本文同時運用理論方法探討了周期性荷載下咬合微結構接觸帶電的變形機制與電能產生機理。
本研究由美國匹茲堡大學土木系聯合浙江大學海洋學院、中國科學院北京納米能源與系統研究所共同開展。相關論文以“Multifunctional Meta-Tribo material Nanogeneratorsfor Energy Harvesting and Active Sensing”為題，發表在《Nano Energy》。本文第一作者為聯合指導的博士研究生，共同第一作者為焦鵬程研究員，通訊作者為王中林院士和A.H. Alavi助理教授。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106074
本文提出的力學超摩擦材料將摩擦電材料設計于力學超材料微結構胞元中，使得整體結構材料既具有力學超材料的優越力學性能，又具備摩擦納米發電機的能量采集和監測感知功能。力學超摩擦材料運用各種有機和無機摩擦電材料，設計構成復雜的分層復合結構。本文運用實驗和理論方法，系統研究了力學超摩擦材料的力-電學性能，展望了力學超摩擦材料集成系統的多功能工程應用，例如海洋工程防災減災自能量監測感知設備，自感知自能量心血管支架等。
展開 一種用于熱管理的多功能纖維素/碳復合氣凝膠材料
來源 | Materials Today Communications
01
背景介紹
氣凝膠具有密度小、孔隙率高、導熱系數低等特點，是一種理想的保溫材料。環境與資源的矛盾也要求利用可再生資源開發氣凝膠。纖維素基氣凝膠除了具有傳統氣凝膠的優點外，還具有生物相容性、環境友好性和可生物降解性，是最豐富的天然可再生資源，是一種受歡迎的可持續保溫材料。盡管許多研究取得了令人滿意的結果，但提高纖維素基氣凝膠的機械強度、熱穩定性和多功能性仍然是一個挑戰。對不同制備方法的纖維素氣凝膠進行了一些研究報道，但在上述研究中，纖維素氣凝膠的功能僅限于保溫，而纖維素固有的低導電性限制了其作為多功能氣凝膠的應用。作為另一種重要的氣凝膠材料，碳基氣凝膠可以抑制骨架和孔隙中固體和氣體的熱傳導，減少輻射傳熱，使其具有超低密度、高熱穩定性和良好的導電性。但熱管理性能，包括焦耳加熱和光熱性能，在這些工作中很少討論。
02
成果掠影
近期，大連理工大學王海針對用于熱管理的可再生的氣凝膠多功能材料取得最新進展。近期，大連理工大學王海針對用于熱管理的可再生的氣凝膠多功能材料取得最新進展。該文將羧化纖維素納米纖維(CCNF)與碳納米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)或碳纖維(CF)通過定向冷凍法制備了一系列纖維素和納米碳復合氣凝膠。雙向冷凍的CCNF/納米碳氣凝膠由于水平和垂直溫度梯度誘導的橋結構而表現出更高的抗壓強度。同時，雙向冷凍的CCNF/碳氣凝膠的導熱系數也低至0.0308 W/(mK)；煅燒后增大至0.0388 W/(mK)。CCNF基質中分散的線性碳材料CF和碳納米管導致了CCNF/納米碳氣凝膠的熱電、焦耳加熱和光熱性能，煅燒也促進了這些性能。
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