直接調(diào)制技術(shù)的案例
《Nature》：一種直接3D打印金屬納米結(jié)構(gòu)的技術(shù)！
降尺度的3D打印技術(shù)，將使利用微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)特性的應(yīng)用成為可能。然而，現(xiàn)有的金屬3D納米打印技術(shù)，需要聚合物-金屬混合物、金屬鹽或流變性油墨，從而限制了材料的選擇和最終結(jié)構(gòu)的純度。盡管此前氣溶膠光刻技術(shù)已被用于在預(yù)先圖案化的襯底上，組裝高純度3D金屬納米結(jié)構(gòu)陣列，但其幾何形狀有限。
在此，來自韓國浦項科技大學的Junsuk Rho和韓國國立首爾大學的Mansoo Choi等研究者，介紹了一種可使用各種材料直接3D打印金屬納米結(jié)構(gòu)陣列的技術(shù)，這種金屬納米結(jié)構(gòu)具有靈活的幾何形狀和可達數(shù)百納米的特征尺寸。相關(guān)論文以題為“Three-dimensional nanoprinting via charged aerosol jets”發(fā)表在Nature上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03353-1
首先，研究者解釋了帶電的氣溶膠噴射是如何集中的？由火花放電產(chǎn)生的帶電氣溶膠和離子，同時注入靜電室，在靜電室中帶有孔陣列的介質(zhì)掩模與偏置硅襯底分離(圖1a)。掩模與基板的分離是至關(guān)重要的，因為它可以使基板自由移動而不接觸正在生長的納米結(jié)構(gòu)，也因為它允許掩模上的孔與正在生長的結(jié)構(gòu)尖端之間的相對距離改變，因而能夠控制匯聚電場線的形狀，最終打印出所需的3D納米結(jié)構(gòu)。
固定掩模下的襯底的運動，由一個3D納米級控制。通過對襯底施加一個負電位，正的氣溶膠和離子被吸引到掩膜上。高流動性的陽離子，首先到達面罩表面，然后是帶電的氣溶膠。離子積累可以防止納米顆粒沉積在掩膜上，并在每個孔周圍形成一個靜電透鏡。這種透鏡聚焦帶正電的氣溶膠，而不會造成在使用模板光刻時發(fā)生的堵塞(圖1插圖)。
展開 世界僅兩家的原油直接制乙烯技術(shù)，有多強？
中國石化非常重視原油直接制化學品技術(shù)路線（即“油轉(zhuǎn)化）”技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，已自主研發(fā)出兩條“油轉(zhuǎn)化”技術(shù)路線。此次原油蒸汽裂解技術(shù)是“油轉(zhuǎn)化”的路線之一，將原油直接轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯等化學品。另外一條路線——原油催化裂解技術(shù)，已在今年4月實現(xiàn)了全球首次工業(yè)化應(yīng)用，可以直接將原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)烯烴和芳烴等化學品。
11月17日，從中國石化新聞辦獲悉，中國石化重點攻關(guān)項目“輕質(zhì)原油裂解制乙烯技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”在所屬天津石化工業(yè)試驗成功，可直接將原油轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯等化學品，實現(xiàn)了原油蒸汽裂解技術(shù)的國內(nèi)首次工業(yè)化應(yīng)用。
此次原油蒸汽裂解技術(shù)是“油轉(zhuǎn)化”的路線之一，它“跳過”傳統(tǒng)原油精煉過程，將原油直接轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯等化學品，相當于麥子可以直接做成面包，省去了磨成面粉的環(huán)節(jié)。這將大大縮短生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)成本，同時大幅降低能耗和碳排放。
這一技術(shù)由中國石化集團公司組織所屬北京化工研究院、工程建設(shè)有限公司完成了研發(fā)及工程化，在天津石化開展工業(yè)試驗。目前已申請中國發(fā)明專利45項、國際發(fā)明專利1項。據(jù)了解，目前全球僅埃克森美孚、中國石化成功實現(xiàn)了該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。經(jīng)測算，應(yīng)用該技術(shù)每加工100萬噸原油，可產(chǎn)出化學品近50萬噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高價值產(chǎn)品近40萬噸，整體技術(shù)達國際先進水平，經(jīng)濟價值巨大。
4月26日，中國石化所屬石油化工科學研究院自主研發(fā)的原油催化裂解技術(shù)在揚州石化成功進行工業(yè)試驗，直接將原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)烯烴和芳烴等化學品。這是原油催化裂解技術(shù)的全球首次工業(yè)化應(yīng)用，標志著我國原油直接制化學品技術(shù)取得突破性進展，成為世界上原油催化裂解技術(shù)路線領(lǐng)跑者。
展開 DMIG（Direct Matrix Input at Grid Points）直接矩陣輸入技術(shù)
DMIG（Direct Matrix Input at Grid Points）直接矩陣輸入技術(shù)屬于超單元的范疇。在整車級的優(yōu)化和多方案計算中，借助RADIOSS 的直接矩陣輸入（DMIG）技術(shù)，CAE 工程師可以求解超過計算機資源范圍的大問題，同時能夠縮短求解時間，提高計算效率。
這項技術(shù)目前應(yīng)用的還不是很廣泛。在此分享一篇基于Radioss的DMIG仿真分析的論文供大家參考。
RADIOSS直接矩陣輸入技術(shù)在整車多方案計算中的應(yīng)用.pdf
面投影燒結(jié)3D打印技術(shù)，一次一層，Vistech直接圖像紅外燒結(jié)DLP-PBF
這種新的紅外（IR）PBF技術(shù)被稱為直接圖像紅外燒結(jié)（DIS）。但南極熊更喜歡叫它為“面燒結(jié)”。
紅外面曝光技術(shù)，一次燒結(jié)一層
其實，南極熊認為，這可以說是一臺近紅外投影儀。但現(xiàn)在，Visitech已經(jīng)實現(xiàn)了一些粉末材料的燒結(jié)。長期以來，塑料PBF通常是指選擇性激光燒結(jié)（SLS），激光在粉末床上逐點移動，邊移動邊熔化塑料顆粒。雖然比熔融沉積FDM技術(shù)具有更高的分辨率，但它的速度很慢，還需要后期對表面進行處理。正如基于投影儀的數(shù)字光處理（DLP）在基于激光的立體光刻（SLA）技術(shù)上取得的進展一樣，DIS也將是PBF技術(shù)的巨大進化。
△世界上第一個使用 IR 打印的用于燒結(jié)粉末床融合（DIS）的船模型。圖片由 Visitech 提供
據(jù)Visitech稱，DIS以更高的打印速度、分辨率來改進SLS。一次曝光燒結(jié)融合一整層，DIS就像DLP一樣，以指數(shù)級的方式提高了SLS的3D打印速度。而且Visitech還開發(fā)了一個滾動子系統(tǒng)來堆疊多個光引擎和一個運動平臺，變成滾動投影，將擴大打印的尺寸，并提升生產(chǎn)效率。
△堆疊多個光機來擴大打印尺寸、提升打印速度
Visitech表示，DIS是公司大量研究的結(jié)果，他們在DLP光機方面有20年的經(jīng)驗。為了創(chuàng)造這項技術(shù)，必須克服與電源管理和系統(tǒng)冷卻有關(guān)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為了在一次照射曝光中實現(xiàn)全層圖像投影，研發(fā)團隊必須找到一個足夠強大的光源，來高精度熔化粉末。他們設(shè)計了一個能高達120W的紅外投影儀，來滿足高能需求，以便解決SLS單點激光掃描效率低下的問題。
新技術(shù)的難點與突破
然而，120W的巨大功率負荷，造成溫度過高，可能會損壞光引擎。
展開 
新型3D打印技術(shù)：將電子器件和細胞直接打印到皮膚上！
價值
（圖片來源：明尼蘇達大學）
Michael McAlpine 表示：“我們對于這種新型3D打印技術(shù)的潛力感到非常興奮，它采用便攜式、輕量、成本低于400美元的3D打印機。我們可以想象，一個士兵可以從背包中拿出這個打印機，將化學傳感器或者他們需要的其他電子產(chǎn)品直接打印到皮膚上。它就像一把未來的‘瑞士君刀’，他們所需要的所有東西都可以通過一個便攜式3D打印機工具實現(xiàn)。”
除了電子器件，這種新型3D打印技術(shù)也為其他許多應(yīng)用鋪平了道路，包括給皮膚病患者打印細胞。McAlpine 的團隊與明尼蘇達大學治療罕見皮膚病的專家 Dean Jakub Tolar 展開合作，成功地采用一種生物墨水，在老鼠皮膚傷口上打印細胞，這將為皮膚病患者帶來更加先進的治療方法。
McAlpine 表示：“在皮膚上直接打印電子器件或者細胞的想法非常吸引我。這是一個如此簡單的想法，但是為未來許多重要應(yīng)用來說具有無限的潛力。”
展開 學習ABAQUS流固耦合來技術(shù)鄰！豐富實用案例覆蓋全行業(yè)，學完直接落地
最后實操：用你的項目當 “定制案例”，學完直接落地
技術(shù)鄰最核心的案例教學優(yōu)勢，是 “將你的項目轉(zhuǎn)化為教學案例”：
1) 如果你是安防領(lǐng)域工程師，需設(shè)計新型抓捕網(wǎng)，講師會以你的抓捕網(wǎng)模型為核心，教你如何模擬不同氣流下的展開狀態(tài)；
2) 如果你是汽車行業(yè)從業(yè)者，要解決車型的制動尖叫問題，講師會結(jié)合你的剎車系統(tǒng)參數(shù)，指導(dǎo)用復(fù)模態(tài) CEA + 瞬態(tài) TDA 方法找到解決方案；
教學過程中，你不僅能學會 “如何做自己的項目”，還能掌握 “同類問題的解決思路”，實現(xiàn) “學一個案例，會一類問題”。
三、案例配套資源：從 “工具包” 到 “長期答疑”，保障學習效果
為確保你能充分利用案例資源，技術(shù)鄰提供全方位配套支持：
1. 案例實操工具包
1) 案例源文件：每個行業(yè)案例都提供完整 CAE 模型（可直接打開修改參數(shù)）、inp 文件（便于查看命令流）；
2) 操作視頻：分步驟錄制案例實操過程，支持倍速播放、精準定位知識點（如 “第 6 分鐘：設(shè)置抓捕網(wǎng)與氣流的耦合關(guān)系”）；
3) 教程文檔：以 “步驟 + 截圖 + 參數(shù)表” 形式編寫，標注案例中用到的核心參數(shù)（如 “抓捕網(wǎng)材料彈性模量：2.1e5MPa，氣流密度：1.2kg/m3”）。
2. 案例答疑與拓展
1) 專屬微信群答疑：遇到案例操作問題，可直接發(fā)送模型文件，講師 1-2 個工作日內(nèi)幫你檢查指導(dǎo)，如 “為什么我的抓捕網(wǎng)仿真中展開形態(tài)不規(guī)則？”；
2) 案例拓展建議：學完基礎(chǔ)案例后，講師會提供 “進階方向”，如 “在剎車系統(tǒng)案例基礎(chǔ)上，可增加溫度因素，模擬熱態(tài)下的制動尖叫問題”。
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