Fluent選擇材料的案例
江蘇君華復(fù)合材料是您選擇復(fù)合廠家好的選擇
江蘇君華復(fù)合材料是您選擇復(fù)合廠家好的選擇
Fluent的DPM模型中5種顆粒類型，你懂選擇嗎 附FLUENT-DPM下載
可選性：包含多種化學組分可選，當選用多組分顆粒，用戶需在定義材料屬性密度時應(yīng)用體積加權(quán)平均（volume weighted mixing law）定義密度。
下載地址：FLUENT-DPM
材料選擇 | 新材料之光照亮前進之路
因此，更智能的材料選擇有助于設(shè)計更小巧、更低成本的車燈。與此同時，該團隊還使用Mechanical開展結(jié)構(gòu)分析，并使用Ansys Fluent進行計算流體動力學（CFD）仿真。
五步走：五個簡單步驟完成材料選擇
現(xiàn)在，讓我們以如何選擇ULTEM樹脂為例，來探索Granta-SABIC工作流程。
通過結(jié)合使用Granta仿真材料數(shù)據(jù)（包括SABIC聚合物）以及Ansys多物理場仿真工具，您可以完成完整的汽車前燈設(shè)計。
步驟：
從Granta材料數(shù)據(jù)庫中找到并選擇所需的ULTEM樹脂
查看所有可用數(shù)據(jù)，包括熱分析
將其導(dǎo)出至您選擇的仿真應(yīng)用中。例如，設(shè)計人員經(jīng)常使用Workbench仿真集成平臺，以整合Mechanical來解決結(jié)構(gòu)和溫度相關(guān)的問題
根據(jù)需要集成其它多物理場工具，例如Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件或Ansys Speos光學設(shè)計與驗證軟件
將樹脂指定為Granta MI中的首選材料
圖2：在Ansys Granta MI Enterprise Gateway中指定并保存推薦或首選的材料
得益于能夠從同一平臺選擇材料和創(chuàng)建模型，設(shè)計人員可以實現(xiàn)高質(zhì)量設(shè)計，在整個設(shè)計流程中跨應(yīng)用比較材料，以確保選擇最佳的材料，并提高虛擬驗證的準確性。
例如，ULTEM樹脂支持需要大規(guī)模加工的嚴苛產(chǎn)品設(shè)計。它具有獨特的高耐熱性、穩(wěn)定的絕緣性、高強度、高剛度和尺寸穩(wěn)定性等各種優(yōu)勢。
展開 塑料/復(fù)合材料如何選擇合適的材料卡片類型
(4) mat_089 / mat_plasticity_polymer;聚合物塑性材料，這個材料模型用于模擬聚合物材料的塑性行為，這些材料在塑性變形時可能表現(xiàn)出非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
(5) mat_101 / mat_geplastic_srate_2000a;粘塑性速率敏感材料，這種材料模型考慮了材料塑性變形速率對材料行為的影響。
(6) mat_187 / mat_samp-1.用于聚合物的半解析材料模型，將拉伸、剪切、壓縮和雙向拉伸四個屈服實驗點擬合得到屈服面，支持隱式和顯式，粘塑性沿松比隨塑性應(yīng)變改變，失效應(yīng)變隨著應(yīng)變率變化，隨應(yīng)力狀態(tài)改變。
(7) mat_169 / MAT_ARUP_ADHESIVE;定義膠黏劑材料，結(jié)構(gòu)中的膠粘結(jié)合，塑性模型不是體積守恒的，避免使用傳統(tǒng)彈性-塑性材料模擬膠接時可能出現(xiàn)的虛假高拉伸應(yīng)力。
國外一些汽車公司使用 mat_187 / mat_samp-1 材料本構(gòu)模擬塑料材料進行 CAE 分析，該材料本構(gòu)與試驗結(jié)果吻合度較高，因此使用該材料本構(gòu)模擬汽車塑料零件的材料性能。
mat_187 的性能如下：
該材料本構(gòu)用于模擬各向同性、內(nèi)部無纖維加強的塑料；
拉伸和壓縮使用不同的屈服面；
可以考慮基于應(yīng)變率的材料失效；
殼單元與體單元均可使用該材料本構(gòu)；
材料中使用的單軸應(yīng)變并不等同于塑性應(yīng)變；
材料拉伸性能必須定義，壓縮、剪切性能選擇性進行定義，也可不定義。
展開 
【材料選擇】做了多年機械，你知道零件材料怎么選嗎？
脆性材料原則上只適用于制造在靜載荷下工作的零件；在有沖擊的情況下，應(yīng)以塑性材料作為主要使用的材料；對于表面受較大接觸應(yīng)力的零件，應(yīng)選擇可以進行表面處理的材料，如表面硬化鋼；對于受應(yīng)變力的零件，應(yīng)選擇耐疲勞的材料；對于受沖擊載荷的零件，應(yīng)選擇沖擊韌性較高的材料；對于尺寸取決于強度而尺寸和質(zhì)量又受限的零件，應(yīng)選擇強度較高的材料；對于尺寸取決于剛度的零件，應(yīng)選擇彈性模量較大的材料。
金屬材料的性能一般可通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理的手段來發(fā)揮材料的潛力；對于最常用的調(diào)制鋼，由于其回火溫度的不同可得到力學性能不同的毛坯。回火溫度越高，材料的硬度和剛度將越低，而塑性越好。所以在選擇材料的品種時，應(yīng)同時規(guī)定其熱處理規(guī)范，并在圖樣上注明。
2）對零件尺寸和質(zhì)量的限制。
零件尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯的制造方法有關(guān)。生產(chǎn)鑄造毛坯時一般可以不受尺寸及質(zhì)量大小的限制；而生產(chǎn)鍛造毛坯時，則需注意鍛壓機械及設(shè)備的生產(chǎn)能力。此外，零件尺寸和質(zhì)量的大小還和材料的強重比有關(guān)，應(yīng)盡可能選擇強重比大的材料，以便減小零件的尺寸及質(zhì)量。
3）零件在整機及部件中的重要程度。
4）其他特殊要求（如是否需要絕緣、抗磁等）。
02
工藝要求
為使零件便于加工制造，選擇材料時應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、尺寸大小及毛坯類型。對于外形復(fù)雜、尺寸較大的零件，若考慮采用鑄造毛坯，則需選擇鑄造性能好的材料；若考慮采用焊接毛坯，則應(yīng)選擇焊接性能好的低碳鋼。
展開 軍用戰(zhàn)斗機中碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用及材料選擇標準（一）：應(yīng)力標準
另一方面，使用復(fù)合材料不是戰(zhàn)斗機的特權(quán)，復(fù)合材料在商用飛機上的首次重大應(yīng)用是空客公司1983年在A300和A310的方向舵上的應(yīng)用，然后是1985年在垂直尾翼上的應(yīng)用。
圖1 歐洲臺風戰(zhàn)斗機中的主要材料
由于復(fù)合材料具有較高的比剛度和強度，因此在運輸應(yīng)用中受到廣泛關(guān)注，而由于重量較輕，燃料消耗和排放量都可以減少。據(jù)悉，一架客機每增加一公斤，每年需要增加130升燃料。可以預(yù)計，碳纖維復(fù)合材料的使用范圍將達到幾乎所有的區(qū)域和約40%的結(jié)構(gòu)重量將由碳纖維復(fù)合材料制成。在新型戰(zhàn)斗機的開發(fā)中，不斷提高性能的需求要求在載重結(jié)構(gòu)上大幅度減輕重量。除了設(shè)計技術(shù)的改進（例如集成設(shè)計、優(yōu)化），碳纖維復(fù)合材料以及更高效的施工方法具有顯著的減重潛力。
在本系列文章中將會介紹戰(zhàn)斗機用碳纖維復(fù)合材料的選擇標準，以便在重量、強度和成本方面選擇最合適的材料來滿足要求，本文首先介紹了飛機結(jié)構(gòu)的應(yīng)力標準。
Part 1:飛機結(jié)構(gòu)的應(yīng)力標準
碳纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于許多現(xiàn)代戰(zhàn)斗機，如洛克希德·馬丁F-35閃電戰(zhàn)斗機、歐洲戰(zhàn)斗機、拉斐爾和薩博鷹獅。碳纖維材料是飛機承重結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的材料之一，例如：機翼蒙皮、襟副翼、垂直穩(wěn)定器、 機身和尾翼等。
歐洲臺風戰(zhàn)斗機，約40%的結(jié)構(gòu)重量是碳纖維增強復(fù)合材料（上圖1）。重量節(jié)省可以增加有效載荷范圍，提供在恒定性能水平下縮小子系統(tǒng)尺寸的機會，或者可提供更好的燃料效率。
再比如，美國第五代戰(zhàn)斗機F/A-22，作為全球最先進的飛機，它在機身、機翼和尾翼的最重要部分使用了碳纖維復(fù)合材料。事實上，這款軍機中的鈦合金占該總重量的40%，復(fù)合材料占34%。
此外，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強度和耐久性促使了其他飛機部件的開發(fā)。如今的隱形飛機是由碳纖維增強聚合物制成的，因為碳纖維具有優(yōu)越的性能，有助于減少熱輻射和雷達反射。
展開 選擇五金沖壓材料時要充分考慮到材料的塑性變形
冷沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫下利用安裝在太力機上的模具對材料施加壓力，使用其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。
那么金屬的塑性變形是怎么回事呢？
在固體材料中，原子之間作用著相當大的力，足以抵抗重力的作用，所以在沒有其它外力作用的條件下，物體具有自己的形狀和尺寸。固體是由質(zhì)點或微元體組成的，對固體施加外力引起的形狀和尺寸改變，伴隨著質(zhì)點間距離的變化，或微元體的形狀和尺寸的變化。
如果作用物體的外力卸載后，由于外力引起的的變形隨之消失，特體能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，則這樣的變形稱為彈性變形。如果作用于物體的外力卸載后，物體并不能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，則所存在的殘余變形稱為塑性變形。
塑性變形和彈性變形一樣，都是在變形體不破壞的條件下進行的；
影響金屬塑性變形的主要因素通常有以個幾個因素：
1.金屬材料的成分和組織結(jié)構(gòu)
2.變形溫度
3.變形速度
4應(yīng)力狀態(tài)
5.材料的力學性能
影響金屬塑性變形的主要因素很多，除金屬的成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素外，其外部因素的影響也很大。從沖壓工藝角度出發(fā)，往往著重于外部條件的研究，以便創(chuàng)遷條件，充分發(fā)揮材料的變形潛力，盡可能減少工序數(shù)。
正確選擇沖壓件原材料能在生產(chǎn)加工中起到事半功倍的做用。
本文由滄州惠豐汽車配件有限公司提供，公司網(wǎng)址：http://www.jlhengjie.com/
展開 [問題討論]Fluent求解方法的選擇
選擇壓力插值格式
如壓力插值格式所述，當使用分離求解器時我們可以采用很多壓力插值格式。對于大多數(shù)情況，標準格式已經(jīng)足夠了，但是對于特定的某些模型使用其它格式可能會更好：
l 對于具有較大體積力的問題，推薦使用體積力加權(quán)格式。
l 對于具有高渦流數(shù)，高Rayleigh數(shù)自然對流，高速旋轉(zhuǎn)流動，包含多孔介質(zhì)的流動和高度扭曲區(qū)域的流動，使用PRESTO!格式。
注意：PRESTO！只能用于四邊形或者六面體網(wǎng)格。
l 對于可壓流動推薦使用二階格式。
當其它格式不適用時，使用二階格式來提高精度（如：對于流過具有非六面體或者非四邊形網(wǎng)格的曲面邊界的流動。）
選擇壓力速度耦合方法
在分離求解器中，FLUENT提供了壓力速度耦合的三種方法：SIMPLE，SIMPLEC以及PISO。定常狀態(tài)計算一般使用SIMPLE或者SIMPLEC方法，對于過渡計算推薦使用PISO方法。PISO方法還可以用于高度傾斜網(wǎng)格的定常狀態(tài)計算和過渡計算。需要注意的是壓力速度耦合只用于分離求解器，對于耦合求解器你不可以使用它。
SIMPLE與SIMPLEC比較
在FLUENT中，可以使用標準SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默認是SIMPLE算法，但是對于許多問題如果使用SIMPLEC可能會得到更好的結(jié)果，尤其是可以應(yīng)用增加的亞松馳迭代時，具體介紹如下：
對于相對簡單的問題（如：沒有附加模型激活的層流流動），其收斂性已經(jīng)被壓力速度耦合所限制，你通常可以用SIMPLEC算法很快得到收斂解。在SIMPLEC中，壓力校正亞松馳因子通常設(shè)為1.0，它有助于收斂。但是，在有些問題中，將壓力校正松弛因子增加到1.0可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定。對于這種情況，你需要使用更為保守的亞松馳或者使用SIMPLE算法。
展開 設(shè)備及管道絕熱材料的選擇
絕熱材料的性能影響節(jié)能效果，選擇絕熱材料時性能參數(shù)應(yīng)符合以下要求：
一、保溫材料
1、熱導(dǎo)率
在平均溫度為298K(25℃)時熱導(dǎo)率值不應(yīng)大于0.08W/(m·K)。
2、密度
密度不大于300kg/m3。
3、抗壓強度
除軟質(zhì)、半硬質(zhì)、散狀材料外，硬質(zhì)無機成型制品的抗壓強度不應(yīng)小于0.30MPa，有機成型制品的抗壓強度不應(yīng)小于0.20MPa。
4、使用溫度范圍
應(yīng)在注明最高使用溫度范圍以內(nèi)。
5、其他參數(shù)
材料燃燒性能級別、含水率、吸濕率、熱膨脹系數(shù)、收縮率、抗折強度、腐蝕性及耐腐蝕性等性能應(yīng)滿足國家有關(guān)產(chǎn)品標準的規(guī)定，并符合設(shè)計要求。
二、保冷材料
1、主要參數(shù)要求
泡沫塑料及其制品25℃時的熱導(dǎo)率應(yīng)不大于0.044W/(mK)，密度應(yīng)不大于60kg/m3，吸水率應(yīng)不大于4%，并應(yīng)具有阻燃性能，氧指數(shù)不應(yīng)小于30%，硬質(zhì)成型制品的抗壓強度應(yīng)不小于0.15MPa。
泡沫橡塑制品0℃時的熱導(dǎo)率應(yīng)不大于0.036W/(mK)，密度應(yīng)不大于95kg/m3，真空吸水率不大于10%。
泡沫玻璃及其制品25℃時的熱導(dǎo)率應(yīng)不大于0.064W/(mK)，密度應(yīng)不大于180kg/m3，吸水率應(yīng)不大于0.5%。
2、其他參數(shù)
應(yīng)在注明最低使用溫度及線膨脹系數(shù)或線收縮率范圍內(nèi)。
3、安全性
應(yīng)具有良好的化學穩(wěn)定性，對設(shè)備和管道無腐蝕作用，當遭受火災(zāi)時，不致大量逸散有毒氣體。
展開 【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（2）
對于涉及多種流態(tài)的復(fù)雜多相流，選擇最感興趣的流態(tài)，并選擇最適合該流態(tài)的模型。注意，由于所使用的模型僅對模型的部分流動有效，因此結(jié)果的準確性將不如只涉及一個流動模式那么好。
正如本節(jié)所討論的，VOF模型適用于分層或自由表面流動，混合和歐拉模型適用于相混合或分離或分散相體積分數(shù)超過10%的流動。（離散相體積分數(shù)小于或等于10%的流動可以用離散相模型來建模。）
要在混合模型和歐拉模型之間進行選擇，你應(yīng)考慮以下準則:
如果分散相分布較廣(如果顆粒大小不同，且最大的顆粒沒有從一次流場分離)，混合模型可能更好(計算成本較低)。如果分散相只集中在域的一部分，那么應(yīng)該使用歐拉模型。
適用于系統(tǒng)的相間阻力定律是可用的(可以在ANSYS Fluent中使用，也可以通過用戶定義的函數(shù)使用)，歐拉模型通常比混合模型提供更準確的結(jié)果。盡管你可以對混合模型應(yīng)用相同的阻力定律，就像你可以對非顆粒歐拉模擬一樣，如果相間阻力定律未知或者它們對系統(tǒng)的適用性值得懷疑，混合模型可能是一個更好的選擇。大多數(shù)情況下，對于球形顆粒，Schiller-Naumann定律是足夠的。對于非球形粒子，可以使用用戶定義的函數(shù)。
如果你想求解一個更簡單的問題，需要較少的計算量，混合模型可能是一個更好的選擇，因為它求解的方程比歐拉模型少。如果精度比計算量更重要，歐拉模型是一個更好的選擇。然而，歐拉模型的復(fù)雜性使其計算穩(wěn)定性低于混合模型。
end
后記：本人將畢生致力于CFD，為我國的仿真事業(yè)做一點點貢獻。希望在有生之年可以看到國產(chǎn)的CAE軟件大規(guī)模市場化，而不是被別人卡脖子。
展開 【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（3）
對于分層流和段塞流，模型比較表明VOF模型的選擇很簡單。為其他類型的流動選擇模型就不那么簡單了。作為一般準則，有一些參數(shù)可以幫助為這些其他流動確定適當?shù)亩嘞嗔髂Ｐ? 顆粒載荷β和斯托克斯數(shù)st(注意，在本討論中“顆粒”一詞是指顆粒、液滴或氣泡)。
1 顆粒載荷的影響
顆粒載荷對相的相互作用有很大的影響。定義顆粒載荷為分散相(d)與載體相(c)的質(zhì)量密度比:
材料密度比為：
氣-固流動大于1000，液-固流動約為1，氣-液流動小于0.001。 通過這些參數(shù)，可以估算出顆粒相各顆粒之間的平均距離，Crowe等人已經(jīng)給出了這個距離的估計。
其中，， 有關(guān)這些參數(shù)的信息對于確定應(yīng)如何處理分散相是重要的。例如，對于顆粒載荷為1的氣固流動，顆粒間距離 約為8;因此，顆粒可以被視為孤立的(即非常低的顆粒載荷)。
根據(jù)顆粒載荷的不同，相間相互作用程度可分為以下三類:
對于非常低的載荷，兩相之間的耦合是單向的(即流體通過阻力和湍流影響顆粒，而顆粒對流體沒有影響)。離散相模型、混合模型和歐拉模型都能正確地處理這類問題。由于歐拉模型是計算量最大的，建議采用離散相或混合模型。
對于中等載荷，耦合是雙向的(即流體通過阻力和湍流影響顆粒相，而顆粒反過來通過平均動量和湍流的降低影響流體)。離散相、混合和歐拉模型都適用于這種情況，但需要考慮其他因素，以決定哪種模型更合適。下面是使用Stokes數(shù)作為指南的信息。
對于高載荷，有雙向耦合加上顆粒壓力和顆粒引起的粘性應(yīng)力(四向耦合)。只有歐拉模型才能正確地處理這類問題。
2 斯托克斯數(shù)的意義
具有中間顆粒載荷的系統(tǒng)，估計Stokes數(shù)的值可以幫助選擇最合適的模型。可以將Stokes數(shù)定義為粒子響應(yīng)時間與系統(tǒng)響應(yīng)時間的關(guān)系:
其中， ， 是基于所研究系統(tǒng)的特征長度 和特征速度 ， 。
展開 
汽車沖壓件原材料的選擇
在材料的選擇上，首先根據(jù)汽車沖壓件的種類和使用特點，選擇具有不同機械性能的金屬材料，以達到既保證產(chǎn)品質(zhì)量又節(jié)約材料的目的。
汽車沖壓件的材料選擇一般應(yīng)遵循以下原則：
(1)選用的材料首先要滿足汽車零部件的使用性能要求；
(2)選用的材料應(yīng)具有較好的工藝性能；
(3)選用的材料要有較好的經(jīng)濟性
汽車沖壓件生產(chǎn)中大量采用了冷沖壓工藝，適合汽車沖壓件行業(yè)多品種、規(guī)模化生產(chǎn)的需要。在中重型車輛中，大部分覆蓋件，如車身外板，以及一些承重和支撐件，如車架、車廂等汽車零部件，都是汽車沖壓件。冷沖壓用鋼材主要為鋼板和鋼帶，占整車用鋼總量的72.6%。冷沖壓材料與汽車沖壓件生產(chǎn)的關(guān)系非常密切。材料的好壞不僅決定產(chǎn)品的性能，而且直接影響汽車沖壓件工藝的工藝設(shè)計，并影響產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、使用壽命和生產(chǎn)組織。因此，合理選擇材料是最重要的因素之一 ，這是一項重要而復(fù)雜的任務(wù)。
展開 導(dǎo)熱材料選擇與計算
同樣的，殼體-散熱片/散熱片-環(huán)境的熱阻值分別定義如下：
Rcs = (ΔTcs)/Q = (Tc - Ts)/Q
Rsa = (ΔTsa)/Q = (Ts - Ta)/Q
其中，Rcs 表示了通過殼體到散熱片之間接觸面的熱阻，通常叫做接觸熱阻（這里似乎忽略了散熱片內(nèi)部的熱阻），而通過減少接觸面的粗糙度或是使用適當?shù)慕缑?em>材料可以減少接觸熱阻。Rsa 則是散熱片到空氣的熱阻。
可以看出，從器件的晶結(jié)到環(huán)境的總熱阻是以上三個熱阻之和，如下：
Rja = Rjc + Rcs + Rsa = (Tj - Ta)/Q
所需散熱片的熱阻選擇散熱片的第一步就是決定所需散熱片的熱阻，以保證所冷卻器件工作在允許的溫度內(nèi)。上面的熱阻求和的方程可以寫成下式的形式，從而得到所需的散熱片熱阻。
Rsa = ((Ts - Ta)/Q) - Rjc - Rcs
上式中的Tj, Q 和 Rjc 都是器件制造商所提供, 而 Ta 和Rcs 則是用戶自定義的參數(shù)。
用于冷卻電子設(shè)備的環(huán)境空氣溫度Ta 依賴于工作環(huán)境和所設(shè)定的最高工作環(huán)境溫度。通常,如果使用外部空氣冷卻的的話, Ta 的范圍是從35 到45°C;如果設(shè)備是封閉的或者是放置在其它熱源的附近,則Ta 的范圍是從50到60°C.
接觸熱阻Rcs 取值依賴于接觸面對的光潔度,平面度,接觸面上的壓力,接觸面積以及所使用的界面材料的種類和厚度. 但是,即使給定了界面材料的種類和厚度, 接觸熱阻的精確值卻仍然很難確定. 這是由于接觸熱阻還隨著安裝壓力和其他一些參數(shù)變化. 不過可以從界面材料的制造商和散熱片的制造商處得到相對可靠的熱阻參數(shù).
常用的(這里指的是Avvid 的產(chǎn)品)界面材料的熱阻值如下表1.
展開 PLA vs ABS ：如何選擇3D打印材料？
應(yīng)該注意的是，由于 PLA 可能是最流行的 3D 打印燈絲，PLA 燈絲的顏色和選項往往更廣泛，您會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)材料或 3D 打印機制造商都在出售它。作為最受歡迎的工業(yè)塑料之一，例如被 LEGO 等制造商使用，ABS 作為原材料實際上更便宜。
△圖片來源：ColorFabb
材料制造商
在增材制造市場，致力于材料開發(fā)的公司數(shù)量確實非常多。由于 FDM 3D 打印是使用最廣泛的技術(shù)，無論是初學者還是工業(yè)公司，大多數(shù)制造商都開發(fā)熱塑性聚合物長絲。因為 PLA 比 ABS 更受歡迎，所以報價要大得多。現(xiàn)在有數(shù)百種不同的品牌、顏色和混合物，雖然 ABS 燈絲也有幾種品牌和顏色，但供應(yīng)量比 PLA 少。至于PLA材料的制造商，可以找到專門從事長絲開發(fā)的公司，如Polymaker、ColorFabb、Filamentum、MatterHackers等。
△PLA 和 ABS 之間的比較（圖片來源：3Dnatives）
展開 這將是下一代半導(dǎo)體材料的最佳選擇？
來源：本文由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自UCSB
在一項證實其作為下一代半導(dǎo)體材料的前景的研究中，加州大學圣巴巴拉分校的研究人員直接可視化了立方砷化硼單晶（cubic boron arsenide single crystals）的光載流子傳輸特性。
“我們能夠可視化樣品中電荷的移動方式，”工程學院機械工程助理教授 Bolin Liao 說。他和他的團隊使用美國一所大學唯一運行的掃描超快電子顯微鏡 (SUEM) 裝置，能夠在這種研究相對較少的 III-V 半導(dǎo)體材料中制作光激發(fā)電荷的產(chǎn)生和傳輸過程的“movies” ，它最近被認為具有非凡的電氣和熱性能。在這個過程中，他們發(fā)現(xiàn)了另一種有益的特性，增加了該材料作為下一個偉大半導(dǎo)體的潛力。
他們的研究與休斯頓大學物理學教授Zhifeng Ren團隊合作進行，該團隊專門制造高質(zhì)量的立方砷化硼單晶，發(fā)表在《Matter》雜志上。
砷化硼被視為替代計算機世界主要半導(dǎo)體材料硅的潛在候選者，因為它具有良好的性能。一方面，隨著硅的電荷遷移率提高，它很容易傳導(dǎo)電流（電子及其帶正電荷的對應(yīng)物，“空穴”）。然而，與硅不同，它也很容易導(dǎo)熱。
“這種材料的導(dǎo)熱率實際上是硅的 10 倍，”廖說。他解釋說，隨著電子元件變得更小、更密集，這種熱傳導(dǎo)和釋放能力尤其重要，并且匯集的熱量威脅到設(shè)備的性能。
“隨著你的手機變得越來越強大，你希望能夠散熱，否則你就會遇到效率和安全問題，”他說。“對于許多微電子設(shè)備來說，熱管理一直是一個挑戰(zhàn)。”
事實證明，導(dǎo)致這種材料的高導(dǎo)熱性的原因也可能導(dǎo)致光載流子的有趣傳輸特性，即光激發(fā)的電荷，例如在太陽能電池中。
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