微波吸收的案例
西南交大孟凡彬團隊 CEJ ：通過諧振腔共振損耗和次序衰減策略實現核殼異質石墨烯基氣凝膠微球寬頻高效微波吸收
石墨烯氣凝膠的三維網絡結構可以作為骨架結構負載其他介電/磁損耗介質，以進一步提高微波吸收性能。然而，石墨烯基氣凝膠相關的結構控制技術仍然相對缺乏，特別是對于氣凝膠宏觀形狀和微觀結構的設計，不利于進一步優化石墨烯基氣凝膠的電磁波吸收性能。此外，石墨烯基氣凝膠還存在吸收頻帶單一、帶寬窄等問題。因此，設計基于石墨烯新型氣凝膠結構，探究新的電磁波損耗機制以實現寬頻高效微波吸收性能是研究的熱點和挑戰。通過氣凝膠形狀和結構的創新設計，引入更有效的電磁損耗和協同增強是實現寬帶高效電磁波吸收的有效途徑。
西南交通大學材料科學與工程學院孟凡彬“電磁功能材料”團隊近年來致力于電紡制備具有輕質寬頻高效吸波功能的石墨烯基氣凝膠微球研究（Nano Research, 2018, 11, 2847; Nano Research, 2020, 13, 477; Chemical Engineering Journal, 2020, 391, 123512；Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131746；材料工程，2021, 49 (11): 14-29.）。通過調控電紡過程中紡絲針頭結構和電紡參數，實現對微球內部結構和組分的可控制備，并根據對石墨烯基氣凝膠微球的結構/組分/形態的電磁仿真優化，實現石墨烯基氣凝膠微球對電磁波的高效寬頻吸收，并揭示多殼層氣凝膠微球對電磁波的多諧振協同響應和損耗機理。
在前期研究基礎上，孟凡彬團隊進一步提出利用同軸靜電紡絲結合冷凍干燥和熱還原技術制備了具有核殼異質結構的石墨烯基氣凝膠微球（圖1）。制備得到的氣凝膠微球具有獨特的微觀多孔結構，外殼層表現出三維有序多孔網絡結構，內核層呈現含有小孔結構的無序多孔碳形貌（圖2）。
展開 河北工大《Carbon》：新型輕質復合材料的可控合成及吸波性能！
因此，開發一種理想的微波吸收材料成為了科研領域中的一項熱點問題。為了解決電磁輻射和電磁干擾，許多研究人員進行了各種嘗試。一般來說，最常見的微波吸收材料主要由介電損耗材料和磁損耗材料兩部分組成。一種常見的合成方法是將輕質碳基材料（石墨烯、碳納米管和碳纖維）與金屬磁性材料（鐵和鐵氧體）結合，通過調整復介電常數和復磁導率來提高微波吸收性能。
雖然石墨烯復合吸波材料的研究給我們帶來了一定的成功，但是依然存在一些問題。石墨烯是一種零帶隙的半導體，并且本身不具有優異的微波吸收能力。同時石墨烯的介電常數大，當電磁波接觸其表面時，很容易引起強反射。這種強反射勢必會影響復合材料的吸波性能，于是我們創新性的使用石墨烯量子點（GQDs）來代替石墨烯。與此同時，氮化硼納米片（BNNs）對電磁波的反射能力較弱，同時具有熔點高、導熱系數高、化學性質穩定、耐腐蝕等優良特性，且在電磁波吸收領域已有一些研究。將GQDs與超薄BNNs相結合，得到了輕質GQDs/BNNs復合材料，其阻抗匹配率和穩定性均得到增強。
近日，來自河北工業大學的胡琦等人根據GQDs和BNNs各自的性能特點，采用一步水熱法設計并制備了不同負載量的GQDs/BNNs復合材料。研究了樣品中GQDs濃度對復介電常數和復磁導率的影響并測試了GQDs/BNNs的反射損耗（
R
L
）、衰減常數（
α
）、阻抗匹配率（
Z
in
）等參數，比較了GQDs中自由載流子濃度與微波吸收性能之間的關系。根據實測數據，GQDs濃度的增加有利于材料微波吸收強度的提高。S9的
R
L
值達到了-59.9 dB且吸收頻率范圍也達到了2.1~18 GHz。當吸收頻率進一步增加到19~27 GHz和28~40 GHz時，S9的RL也小于-10 dB。
展開 國內新型碳基吸波材料新進展
ERG / Si3N4復合吸收劑吸收機制
2.碳納米管基復合吸波材料
碳納米管是由碳原子的六角點陣二維石墨片繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫管狀結構，具有較大的比表面積、低比重、小直徑、高縱橫比、高電導率、高機械強度的一維介電損耗材料，碳納米管的吸波機理主要是其作為偶極子在電磁場作用下會產生耗散電流，在周圍的基體作用下，耗散電流被衰減，使得電磁波能量轉化成熱能耗散掉。因此它在吸波材料中的應用具有很大的前景。碳納米管特殊的表面效應利于改性和負載磁性金屬粒子，可以調節其阻抗匹配和分散性能。
Lei Wang等[3]通過簡單的水熱法成功合成了包裹多壁碳納米管的空心立方體ZnSnO3復合材料（ZSO @ CNTs）（如圖3）。作者研究了不同的反應溫度下ZSO @ CNT復合材料的復介電常數特性以優化復合材料形貌來增強微波吸收性能。研究結果表明，ZSO @ CNT-130°C復合材料在13.5 GHz時，最大反射損耗可達-52.1 dB，并在厚度僅為1.6mm時，吸收帶寬可達3.9GHz。從1至5 mm調整模擬厚度，ZSO @ CNT復合材料的有效吸收帶寬（RL <-10 dB）可達到14.16 GHz（2-18 GHz的88.8％）。研究發現，優異的微波吸收性能歸因于極化，傳導損耗和特殊空心籠結構之間的協同效應。本文提出的特殊可控結構為實現高性能微波吸收劑提供有效途徑。
圖3. ZSO @ CNTs復合材料微波損耗機制
3.多孔碳基復合吸波材料
納米多孔碳材料因其豐富的空隙、大比表面積及易于設計等特點在工業上展現出巨大的應用潛力,而通過調控其組成結構以獲得更優的性能并實現制備成本的控制一直是研究的重點。
展開 北京林業大學ACS Nano：高韌MXene/納米纖維素復合電磁屏蔽紙
為了研究d-Ti3C2Tx/CNF復合紙的電磁屏蔽機制，研究了在12.4 GHz頻率下的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的總電磁屏蔽效能（SETotal）、微波吸收（SEA）和微波反射（SER）。圖6d展示了不同的d-Ti3C2Tx含量下，在12.4 GHz頻率下的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的SETotal、SEA和SER的比較。無論d-Ti3C2Tx含量或樣品厚度如何，SEA對屏蔽效率的貢獻均大于SER。例如，在12.4 GHz下，d-Ti3C2Txx/CNFs復合紙的SETotal、SEA和SER分別為25.8、20.5和5.3 dB。相對高的微波吸收值和相對低的微波反射值表明d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙在電磁屏蔽過程中，微波吸收占主導地位。
圖7 電磁波在d-Ti3C2Tx/CNF復合紙上的電磁屏蔽示意圖及屏蔽性能對比
（a）電磁波在d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙上的電磁屏蔽示意圖；
（b）將SSE／t作為樣品厚度的函數進行比較；
【解讀】
具體地說，電磁波在電磁屏蔽過程中有三種可能的衰減機制，如圖7a所示。當入射電磁波暴露于d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙時，一部分的電磁波被反射回來。剩余的電磁波與高電荷密度d-Ti3C2Tx相互作用，導致電磁波的能量損失。同時，d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的貝殼層狀結構將促進多次內反射，導致電磁波的吸收和能量耗散增加。所述金屬基材料，例如碳納米管集成的Cu -Ni合金的泡沫，鎳絲聚合物復合材料，聚丙烯/不銹鋼纖維復合泡沫，表現出相對較高的EMI SE。然而，一些金屬基材料對電磁波的吸收相對較低，耐腐蝕性能較差，因此它們的應用受到限制。碳基電磁屏蔽材料通常具有高的電磁屏蔽性能和低密度，例如氧化石墨烯、碳泡沫、多壁碳納米管、炭黑等。
展開 
【科普系列】電磁波的“克星”—介電損耗型吸波材料
因此, 電磁波吸收材料未來的發展方向將會以結構型復材、介電損耗型機理為主, 碳基和陶瓷基復合材料仍會是強有力的候選者。伴隨著人們對健康和生活環境的日益關注, 或許未來的吸波劑會更傾向于和柔性材料進行復合,設計成可穿戴的微波吸收布料也不無可能。
原文出處：
介電損耗型微波吸收材料的研究進展
李天天，夏 龍，黃小蕭，鐘博，王春雨，張濤
2021, 49 (6):1-13.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000275
【科普系列】仿生結構設計在吸波材料中的應用
【科普系列】氧化鋁基吸波材料研究進展
【科普系列】碳基/羰基鐵復合吸波材料的研究進展
展開 無機材料高純氧化鎂的用途
這種復合材料具有良好的微波吸收性能，同時不至于使原材料的強度、韌性等指標降低，而且加入纖維狀氧化鎂還有補強作用。高純氧化鎂的比表面積較大，是制備高功能精細無機材料、油墨、有害氣體吸附劑的重要原料。
煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
微波能量可以通過波導和天線導入煤層，首先，由底板巷向煤層施工瓦斯抽采鉆孔；然后，將波導與天線連接并和抽采管一起放入鉆孔內；天線與鉆孔壁之間安裝特氟龍護管；最后密封鉆孔，打開微波發生器后實施瓦斯抽采。微波發生器產生的微波通過矩形波導、波導轉換器及同軸波導傳遞到鉆孔內的天線處，并由天線向煤層輻射注熱，一方面，微波輻射熱效應提高了煤體溫度，瓦斯氣體大量解吸；另一方面，微波輻射改變了煤體物性結構，煤層含水飽和度大大降低，煤體孔隙率、滲透率迅速提高，從而極大地促進了瓦斯抽采。由于煤基質是微波透明體，而煤中水分是微波吸收體，利用微波的穿透性對水進行選擇性加熱決定了其比注熱水或熱蒸汽更加節能，更加經濟。
煤儲層的微波注熱增產示意圖
煤層內的瓦斯運移涉及煤體變形、氣體滑移、吸附導致的基質收縮/膨脹、及熱傳遞，研究瓦斯運移必須兼顧各物理場的交互耦合。溫度是影響煤體變形及瓦斯運移的關鍵。瓦斯賦存具有極強的溫度敏感性；煤的異質性可能會引發不均勻受熱從而產生熱應力，這些熱應力會引起煤體形變并改造滲透率；煤體升溫會驅使氣體從煤基質中解吸出來并處于一種自由、活躍狀態。溫度的升高會促使瓦斯由吸附態轉變為游離態，微波熱改造會導致煤層溫度及含水率的改變，從而觸發復雜的氣-固耦合作用。近年來，眾多學者為定量表征煤層氣開采中復雜的氣-固耦合過程已建立了一系列數值模型，然而涉及微波電磁-熱耦合效應的煤儲層滲透率模型罕有報道。本模型的首先通過介質損耗將電磁場與傳熱場聯立起來以實現微波注熱，這是一個雙場雙耦合過程；然后，通過熱膨脹耦合模塊、熱流動耦合模塊、熱解吸效應、吸附膨脹效應建立起滲透率模型并將傳熱場、固體力學場及滲流場耦合起來，這是一個多場耦合過程；最終建立起一個電磁-熱-流-固全耦合模型。
展開 一種具有吸波/隔熱多功能的納米纖維氣凝膠
因此，MXene/PINF氣凝膠表現出高效的微波吸收性能，顯示出-37.9 dB的最小反射損耗 和3.3 GHz的有效吸收帶寬 (EAB)。此外，MXene/PINF氣凝膠還表現出較低的導熱率和優異的壓縮性能，使其適合在特種服役環境中使用。研究成果以“A strategy to fabricate hierarchical microporous architecture of polyimide nanofibrous aerogels with efficient electromagnetic wave absorption and thermal insulation ”為題發表在《Composites Part A 》。
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圖文導讀
圖1. MXene/PINF氣凝膠的制備過程示意圖。
圖2. (a, a') MXene/PINF-L、(b, b') MXene/PINF-M和(c, c') MXene/PINF-S的SEM圖像；(d) 多級微孔結構的示意圖。
圖3. (a–c) 3D圖，(a′–c′) 2D等高線RL圖，以及(a″–c″) MXene/PINF-L、MXene/PINF-M和MXene/PINF-S不同厚度下的RL頻率曲線。
圖4. MXene/PINF氣凝膠的電磁波吸收機理圖。
圖5. (a) MXene/PINF氣凝膠在環境溫度下的導熱系數； (b) MXene/PINF氣凝膠的紅外圖像；(c) 用酒精火焰加熱的非洲百子蓮照片；（d）不同氣凝膠（ANF：芳綸納米纖維；NF：納米纖維；CS：殼聚糖；MT：蒙脫石；CNT：碳納米管；CNF：纖維素納米纖維）的隔熱性能比較。
展開 浙江農林大學一項研究讓木材仿生防水吸收輻射身價倍增
孫慶豐和他的研究團隊受候鳥“千里遷徙”和海龜“萬里洄游”特征功能的啟發，通過在木材表面仿生合成磁性納米材料，從而賦予木材趨磁性功能，使木材具有了微波吸收和電磁屏蔽功能。研究采用了水熱晶化法、溶膠-凝膠法、仿生礦化法等在木材表面原位仿生生長了γ-Fe2O3、CoFe2O4、MnFe2O4，NiFe2O4 等磁性納米材料，制備了磁性相變儲能木材，構建了木材/磁性納米界面，研究了木材/磁性納米材料異質界面結合方式和形成機理，闡明了木材趨磁性的仿生形成機制。同時，采用軟印刷技術在木材表面仿生芋頭葉的自然遺態結構構筑了趨磁性超疏水木材。該研究已發表 SCI 論文 10 篇，其中 TOP 期刊論文 5 篇，中文核心論文 2 篇，會議論文 1 篇；申請發明專利 2 項，其中 1 項已授權；出版專著 1 部；獲省部級獎項 1項，市廳級獎項 1 項；獲十三五重點研發任務 1 項；培養研究生 1名。在項目執行期間，孫慶豐獲批2017年度教育部青年長江學者，浙江省“萬人計劃”青年拔尖人才、浙江省“錢江學者”特聘教授、省高等學校中青年學科帶頭人及浙江農林大學首批青年英才杰出青年等。
記者 金樂平 通訊員 周麗敏 張慧玲
展開 西安工業大學《Carbon》：新型納米復合材料，優異的吸波性能！
通常，理想微波吸收(MA)材料的主要指標應該是高反射損耗(RL)、寬有效吸收帶寬(EAB)、低填料負載和薄匹配厚度。雖然在制造新型毫安時材料方面取得了顯著進展，如石墨烯、碳納米管、鐵氧體等。合成過程的復雜性、阻抗不匹配和這些材料的低衰減能力仍然使得新吸收材料的開發面臨許多挑戰。在這方面，考慮到磁性碳成分之間優異的介電-磁互補性，將磁性成分結合到介電材料中已被證明是優化吸收器的衰減能力和阻抗匹配的有效方法。
除了多組分策略之外，結構設計也是獲得吸波材料優異性能的一個有意義的途徑。一方面，界面空位不僅可以調節過高的復介電常數，還可以作為極化中心。邊緣豐富的不飽和配位可以顯著增強介電損耗所需的極化。另一方面，得益于包括多孔材料、中空材料和層狀材料在內的獨特結構的組合，電磁輻射的傳播路徑由于多次反射而延伸，這進一步提高了EMW吸收體的吸收能力。
開發具有高反射損耗、寬有效吸收帶寬(EAB)、低填充量和薄匹配厚度的先進電磁波(EMW)材料被認為是解決EMW污染的有效策略。然而，設計合理的結構和適當的成分以滿足先進吸波材料的要求仍然是一個巨大的挑戰。西安工業大學Xiaochuang Di等研究人員設計并合成了一種由氮摻雜的生物質衍生碳和鎳/碳納米球組成的納米復合材料。
結果表明，連續導電網絡不僅可以提高導電損耗，而且為EMW的反射和散射提供了前景。此外，花瓣狀magneticporous carbon （MPC）@鎳/碳納米復合材料具有大量缺陷和異質界面，可實現多極化。同時，在碳材料上分散性好的超小鎳納米粒子和鎳/碳納米球有利于介質-磁性結合，實現阻抗匹配。因此，優化的MPC @鎳/碳納米復合材料表現出非凡的微波吸收性能。
展開 晶格結構激發產品重塑
不僅僅起到輕量化的作用，還可以使結構獲得材料最低填充量的同時滿足結構剛性的需求，并且還可以吸收沖擊能量以減緩振動或者達到噪聲絕緣的目的。
晶格結構的超輕型結構適合用在抗沖擊/爆炸系統、或者充當散熱介質、聲振、微波吸收結構和驅動系統，所以說晶格可以是非常有用的，本期3D科學谷通過雷尼紹等幾家公司的一些研究來探討金屬3D打印過程中晶格的應用，從而感受設計和制造晶格的挑戰。
圖片來源：雷尼紹
晶格的微妙畫風
輕量化
晶格是輕量化的一大貢獻，通過消除不必要的材料，同時為剛性要求高的部分提供更堅實的晶格結構，減少材料浪費。在設計輕量化結構零件時，需要結合整個零件的功能實現，綜合考慮空隙精度、空隙率、空隙形狀、空隙大小、孔分布以及相互之間連通性等因素。
圖片來源：HiETA Technologies
上圖是直升機排氣噴嘴冷卻結構的原型， 是HiETA Technologies設計和制造的，材料為Inconel 625合金。 晶格用在該結構中提供結構剛度和熱傳遞作用。輕量化的設計不僅僅通過減少材料的浪費來降低構件的成本，由于較短的構建時間，使得加工成本也降低了（考慮到增材制造設備的使用壽命與折舊因素）。
減重效果，圖片來源：雷尼紹
功能晶格
除了減重，晶格結構也可以帶有功能性的作用，包括能量吸收、熱絕緣、熱交換、生物相容這樣的功能。
能量吸收
一個有前途的應用領域是能量的吸收，晶格的兩種動態屬性，其中一種是壓縮屬性，另一種是晶格結構的彈性屬性。在加載了沖擊之后，彈性和壓縮行為表現出了快速的集體反應。通過對晶格材料的定制化設計，特別是針對應用的具體需要，精確設計制造特殊的晶格材料。
晶格結構的變形特性取決于其幾何特征（拉伸或彎曲為主） 和構成材料（特別是其延展性）。
展開 
應用在微波爐觸摸屏中的低功耗觸摸芯片
微波爐（microwave oven/microwave），顧名思義，就是一種用微波加熱食品的現代化烹調灶具。微波是一種電磁波。微波爐由電源，磁控管，控制電路和烹調腔等部分組成。電源向磁控管提供大約4000伏高壓，磁控管在電源激勵下，連續產生微波，再經過波導系統，耦合到烹調腔內。在烹調腔的進口處附近，有一個可旋轉的攪拌器，因為攪拌器是風扇狀的金屬，旋轉起來以后對微波具有各個方向的反射，所以能夠把微波能量均勻地分布在烹調腔內，從而加熱食物。
微波爐是利用食物在微波場中吸收微波能量而使自身加熱的烹飪器具。在微波爐微波發生器產生的微波在微波爐腔建立起微波電場，并采取一定的措施使這一微波電場在爐腔中盡量均勻分布，將食物放入該微波電場中，由控制中心控制其烹飪時間和微波電場強度，來進行各種各樣的烹飪過程。
微波是一種高頻率的電磁波，其本身并不產生熱，在宇宙、自然界中到處都有微波，但存在自然界的微波，因為分散不集中，故不能加熱食品。微波爐乃是利用其內部的磁控管，將電能轉變成微波，以2450MHz的振蕩頻率穿透食物，當微波被食物吸收時，食物內之極性分子（如水、脂肪、蛋白質、糖等）即被吸引以每秒鐘24億5千萬次的速度快速振蕩，這種震蕩的宏觀表現就是食物被加熱了。
微波是指頻率從300MHz至3000GHz范圍的電磁波，其相應的波長從1m至0.1mm。這段電磁頻譜包括分米波（頻率從300MHz至3GHz）、厘米波（頻率從3GHz至30GHz）、毫米波（頻率從30GHz至300GHz）和亞毫米波（頻率從300GHz至3000GHz）四個波段。
微波加熱的原理簡單說來是：當微波輻射到食品上時，食品中總是含有一定量的水分，而水是由極性分子（分子的正負電荷中心，即使在外電場不存在時也是不重合的）組成的，這種極性分子的取向將隨微波場而變動。由于食品中水的極性分子的這種運動。
展開 中國陶瓷3D打印機眾籌將破百萬，可用微波爐燒制
Eazao開發的微波窯結合了優質耐熱絕熱材料陶瓷纖維和高溫吸收材料碳化硅，可以輕松解決家用微波爐中燒制陶瓷工藝品的問題。
△微波窯爐結構
微波窯的原理：微波穿透微波窯的外壁，內腔壁上的微波吸收材料將微波轉化為熱量，使微波窯的內腔溫度升高，而內腔壁采用絕緣的且耐高溫材料，因此微波窯爐內腔溫度能夠持續升高，達到燒制陶瓷工藝品的溫度，從而完成燒制過程。
△微波窯爐內部可實現高溫燒制陶瓷
使用方法：將陶瓷3D打印產品放入微波窯爐中，然后把整個微波窯爐放入微波爐中。調節微波功率到最大水平（1500w），啟動微波。35分鐘之后，微波窯內腔的溫度升至1100-1200°C，在此溫度下可以燒制陶瓷3D產品。當微波窯爐的外壁溫度降至50°C以下時，戴上隔熱手套將微波窯爐從微波爐中取出，自然冷卻即可。
△微波爐燒制
參考閱讀：
1. Build Digital Ceramic And Use Your Home Microwave As AKiln!
2. 199美金的陶泥3D打印機CERAMBOT國外眾籌，來自中國團隊
3. Introduction of Microwave Kiln
4. 3D Printer Tutorial | Eazao ceramic 3D printer first useguide
5. 3D Print Ceramic And Use Your Home Microwave As A Kiln
6. Cerambot Launches Eazao, its Upgraded 2nd GenerationCeramic 3D Printer
今天全球3D打印實時快訊
展開 納米四氧化三鐵磁性材料的應用
4.微波吸波材料
納米微粒由于小尺寸效應使它具有常規大塊材料不具備的光學特性, 如光學非線性, 以及光吸收、光反射過程中的能量損耗等, 都與納米微粒的尺寸有很大的依賴關系。研究表明, 利用納米微粒的特殊的光學特性制備成各種光學材料將在日常生活和高技術領域得到廣泛的應用。目前關于這方面研究還處在實驗室階段。納米微粒的量子尺寸效應等使它對某種波長的光吸收帶有藍移現象。納米微粒粉體對各種波長光的吸收有寬化現象。四氧化三鐵（VK-EF01,VK-EF02）磁性納米粉由于具有高的磁導率, 可以作為鐵氧體吸波材料的一種, 應用在微波吸收方面。
5.磁記錄材料
納米四氧化三鐵（VK-EF01,VK-EF02）磁性顆粒的另一個重要用途是用來做磁記錄材料。納米四氧化三鐵顆粒由于其尺寸小, 其磁結構由多疇變為單疇, 具有非常高的矯頑力,用來做磁記錄材料可以大大提高信噪比, 改善圖像質量, 而且可以達到信息記錄的高密度。為了達到最好的記錄效果, 納米Fe3O4 顆粒必須有較高的矯頑力和剩余磁化強度, 尺寸較小、耐腐蝕、耐摩擦以及適應溫度的改變。
小結：
隨著科學的進步, 人們對新型材料的需求更加迫切, 這使得用于納米科技和生物技術等方面的單分散磁性納米顆粒的制備研究工作得到了迅猛發展。由于制備技術的不斷改進, 研究者對磁性納米四氧化三鐵（VK-EF01,VK-EF02）顆粒尺寸、均勻分布程度、形狀、晶體結構、表面結構以及顆粒磁性能等要素都有了進一步的控制。
展開 多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（上篇）
并且帶來各種熱力學特征，點陣結構的超輕型結構適合用在抗沖擊/爆炸系統、或者充當散熱介質、聲振、微波吸收結構和驅動系統中。
那么如何解決增材制造點陣結構設計中遇到的CAE分析問題？本期谷.專欄特別推薦《多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（上篇）》 。
專為點陣結構仿真分析的Lattice Simulation
隨著增材制造領域中3D打印技術的快速發展，增材點陣結構在航天航空、船舶、汽車、體育和醫療等行業得到了廣泛應用。點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。由于其含有大量復雜的微觀結構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發出了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
本文分為上、下兩篇，上篇結合應用案例，淺談基于多尺度算法開發出的這款點陣結構分析工具，是如何高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。下篇將對Lattice Simulation和ANSYS Discovery進行分析對比，以說明多尺度算法在點陣結構分析中的準確性。
圖1 點陣結構
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，已集成在ANSYS add-in擴展工具中。基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質化技術對點陣結構進行有限元分析。并且提取非均質化點陣結構的等效材料參數，在均質化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元結構進行詳細的應力校核。
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