蜂窩結(jié)構(gòu)的案例
大連理工|清華大學(xué)發(fā)表頂刊綜述：先進(jìn)蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)性能提升研究進(jìn)展！
文章結(jié)合近二十年來(lái)相關(guān)論文的研究成果，從宏觀和細(xì)觀兩方面介紹了蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展，為蜂窩結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)和材料等領(lǐng)域的研究提供了有意義的指導(dǎo)。
2 八種經(jīng)典蜂窩結(jié)構(gòu)的幾何特征和力學(xué)性能
文章總結(jié)了六邊形、三角形、正方向、圓形、凹角六邊形、雙v型、手性結(jié)構(gòu)、星形等八種蜂窩結(jié)構(gòu)的幾何特征和力學(xué)性能。這些傳統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)并不能適用于所有的應(yīng)用場(chǎng)景。特殊應(yīng)用場(chǎng)景迫切需要具有更高剛度/強(qiáng)度、更好的能量吸收能力和更寬的泊松比范圍的材料。在這些經(jīng)典蜂窩材料的基礎(chǔ)上，更多的先進(jìn)設(shè)計(jì)方案也在不斷提出。
3 宏觀尺度蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
文章歸納了宏觀尺度上的三種蜂窩設(shè)計(jì)策略，即分層級(jí)策略、梯度策略和無(wú)序策略。
（1）分層級(jí)策略
通常分層級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)由特殊的大尺寸單胞結(jié)構(gòu)組成，其單胞內(nèi)充滿小尺寸結(jié)構(gòu)。如果大尺寸和小尺寸結(jié)構(gòu)構(gòu)型是一致的，這些蜂窩結(jié)構(gòu)稱(chēng)為自相似分層級(jí)蜂窩；否則，則是非自相似的分層級(jí)蜂窩。圖2展示了自然界生物材料中存在的多層級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)型，圖3是多種構(gòu)型的人造分層級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)，圖4顯示了分層蜂窩和相應(yīng)的常規(guī)經(jīng)典蜂窩之間的機(jī)械性能對(duì)比。性能比率主要集中在1和6之間。由于分層設(shè)計(jì)，彈性模量，壓縮強(qiáng)度和比能量吸收均有大幅提升，研究表明，受生物材料啟發(fā)的分層級(jí)策略是提高傳統(tǒng)蜂窩力學(xué)性能的有效途徑。通過(guò)調(diào)整小尺度結(jié)構(gòu)的材料分布和順序等分層級(jí)參數(shù)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)分層級(jí)蜂窩的力學(xué)性能。
展開(kāi) 一文了解蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造、加工與有限元分析
蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料的一種特殊類(lèi)型。由于這種輕型結(jié)構(gòu)材料具有最優(yōu)比強(qiáng)度 、比剛度 、最大抗疲勞性能 、表面平整光滑等特點(diǎn) ,已在航空、航天領(lǐng)域得到較為廣泛地應(yīng)用 。
蜂窩夾層結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是由面板、蜂窩芯和膠黏劑3 種基本材料組合而成的復(fù)合材料 。常用的為鋁面板 - 鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu) 、碳纖維面板 -芳綸紙蜂窩夾層結(jié)構(gòu) 、玻璃纖維面板 - 玻璃纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、 芙拉纖維面板 -Nomex 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)等。
從幾何形狀角度，最常見(jiàn)的蜂窩形式為正六邊形蜂窩，其他還有原型蜂窩、過(guò)拉伸蜂窩。其中過(guò)拉伸蜂窩在一個(gè)方向可以產(chǎn)生較大的彎曲變形，適用于曲率比較大的區(qū)結(jié)構(gòu)。
六邊形蜂窩
過(guò)拉伸蜂窩
當(dāng)然還有一些特殊的通過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)泊松比效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
蜂窩的制造與加工
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點(diǎn)擊以下鏈接觀看全自動(dòng)紙蜂窩制造過(guò)程：
全自動(dòng)蜂窩紙板生產(chǎn)線
點(diǎn)擊以下鏈接觀看航空紙蜂窩切削加工：
飛行器蜂窩加工
蜂窩夾層結(jié)構(gòu)有限元分析
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蜂窩夾層結(jié)構(gòu)有限元分析一般分為兩種方法：
（1）宏觀等效夾層建模
（2）蜂窩細(xì)節(jié)建模
等效夾層建模指將蜂窩夾層等效為均勻的實(shí)體，而不建立蜂窩具體的晶格形狀。適用于整體結(jié)構(gòu)剛度分析。
需要特別注意的是，在將蜂窩等效為均質(zhì)實(shí)體時(shí)，務(wù)必采用三維實(shí)體單元模擬夾層，不可使用殼單元或連續(xù)殼單元，面板則使用殼單元、連續(xù)殼或者實(shí)體單元均可。
此類(lèi)模型可以用于求解結(jié)構(gòu)整體的變形。局部的細(xì)節(jié)應(yīng)力應(yīng)變表征誤差很大。
展開(kāi) 蜂窩結(jié)構(gòu)自動(dòng)建模與靜力分析【3月25日20:00直播】
還在為了成百上千個(gè)蜂窩單元手動(dòng)建模？
建模 2 小時(shí)，改稿 5 分鐘？Python 腳本報(bào)錯(cuò)無(wú)從下手？
對(duì)于復(fù)雜的蜂窩芯結(jié)構(gòu)，如何實(shí)現(xiàn)高效率、參數(shù)化的自動(dòng)生成與強(qiáng)度分析？
3月25日（周三）晚20:00，【兵哥講力學(xué)】主講直播課正式開(kāi)啟！
帶你深度拆解蜂窩結(jié)構(gòu)自動(dòng)建模的核心邏輯，用 1 小時(shí)實(shí)現(xiàn)從“手動(dòng)流”到“自動(dòng)化”的跨越。
課程主題：蜂窩結(jié)構(gòu)自動(dòng)建模與靜力分析
直播時(shí)間：3月25日（周三）晚20:00
報(bào)名方式：掃描文末二維碼，入群預(yù)約
課程核心內(nèi)容：
? 蜂窩結(jié)構(gòu)參數(shù)化幾何建模思路
? 蜂窩芯Python語(yǔ)言自動(dòng)生成
? 蜂窩結(jié)構(gòu)整體靜力分析
講師介紹：
兵哥講力學(xué) | 北京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)博士，前航空工業(yè)工程師
十年一線經(jīng)驗(yàn)：深度參與飛行器產(chǎn)品研發(fā)，精通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、疲勞損傷、斷裂等方向。
軟件專(zhuān)家：精通Abaqus、Ansys等主流仿真工具。
展開(kāi) 哈佛大學(xué)李姝聰/鄧博磊Nature: 一滴溶液改變蜂窩微結(jié)構(gòu)拓?fù)涮匦?/span>
蜂窩材料結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮匦裕热绻?jié)點(diǎn)的數(shù)量、聯(lián)結(jié)度以及孔洞的數(shù)量和形狀，能在很大程度上決定蜂窩材料的聲學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和光學(xué)等屬性。正因如此人們可以通過(guò)改變蜂窩的幾何結(jié)構(gòu)(而不是其組成材料)來(lái)改變其整體屬性，從而給材料設(shè)計(jì)提供更大的空間。然而現(xiàn)有的利用溶脹、電磁驅(qū)動(dòng)、力學(xué)失穩(wěn)等宏觀力場(chǎng)來(lái)調(diào)控蜂窩結(jié)構(gòu)形貌的方法，很難改變其上述拓?fù)涮匦浴Ｔ蛟谟诟淖?em>結(jié)構(gòu)拓?fù)湫再|(zhì)，一方面需要非常精細(xì)的局部力場(chǎng)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的周?chē)珳?zhǔn)地折疊、拉伸和組裝每個(gè)壁，另一方面這類(lèi)劇烈形變往往需要克服很大的結(jié)構(gòu)阻力。
近日，哈佛大學(xué)Aizenberg組和Bertoldi組合作提出了一種只用一滴液體就能快速穩(wěn)定反復(fù)可逆地改變蜂窩微結(jié)構(gòu)拓?fù)涮匦裕瑥亩M(jìn)一步調(diào)控材料特性的方法。該成果以Liquid-induced topological transformations of cellular microstructures為題發(fā)表在《Nature》上。本文的共同第一作者李姝聰和鄧博磊均為哈佛大學(xué)在讀博士生，本科分別畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)系和浙江大學(xué)機(jī)械工程系。
液體在蒸發(fā)時(shí)會(huì)在結(jié)構(gòu)表面形成氣液彎界面從而產(chǎn)生毛細(xì)力，一般情況下毛細(xì)力非常弱小不足以讓固體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。但如果結(jié)構(gòu)非常柔性，就有可能被毛細(xì)力變形甚至組裝。舉一個(gè)生活中的例子，被水浸濕的頭發(fā)之所以會(huì)粘成一股，是因?yàn)樵谌崛醯陌l(fā)絲之間的毛細(xì)力作用將它們粘連到了一起。
展開(kāi) 
以蜂窩結(jié)構(gòu)為例
有個(gè)朋友需要使用Creo建模蜂窩結(jié)構(gòu)，他怎么無(wú)法實(shí)現(xiàn)自己想要的結(jié)果，于是咨詢(xún)我如何創(chuàng)建蜂窩結(jié)構(gòu)，今天就簡(jiǎn)單介紹如何實(shí)現(xiàn)蜂窩結(jié)構(gòu)建模并以此介紹填充陣列中的一個(gè)技巧，以下圖為例簡(jiǎn)單介紹。
方法：
1.點(diǎn)擊拉伸，在FRONT平面繪制如下圖所示的草圖。
設(shè)置拉伸深度為20。
2.點(diǎn)擊拉伸，選擇模型的上表面作為草繪平面，繪制如下圖所示的草圖和尺寸。
設(shè)置拉伸高度為20，激活加厚草繪按鈕，設(shè)置厚度值為5，如下圖所示。
3.選中上一步額拉伸特征，點(diǎn)擊“陣列”，類(lèi)型選擇“填充”，如下圖所示。點(diǎn)擊“參考”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊定義，選擇模型的上表面作為草繪平面，進(jìn)入草繪環(huán)境。
繪制如下圖所示的草圖。
完成后退出草繪環(huán)境。
4.選擇“以六邊形陣列分隔各成員”，設(shè)置成員間隔為40，距草繪邊界的距離為20，如下圖所示。
點(diǎn)擊勾號(hào)，完成后如下圖所示。我想大家對(duì)這個(gè)結(jié)果都很驚訝，驚訝得到的結(jié)果竟然是這樣的，完全出乎意料。
5.如何解決呢？我們可以在模型樹(shù)中展開(kāi)陣列特征，找到截面1特征，如下圖所示。
進(jìn)入草繪環(huán)境之后，點(diǎn)擊“草繪設(shè)置”按鈕，如下圖所示。
設(shè)置參考方向由左改為上或者下，如下圖所示。
6.點(diǎn)擊勾號(hào)我們就可以得到自己想要的結(jié)果，如下圖所示。
文章來(lái)源：proe知識(shí)
展開(kāi) 上海交通大學(xué)——復(fù)合材料蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)研究
復(fù)合材料蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)研究
夏利娟 余音 金咸定 上海交通大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所
摘要：以復(fù)合材料蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，建立了多工況優(yōu)化模型，對(duì)眾多的材料設(shè)計(jì)變量進(jìn)行必要的取舍，通過(guò)優(yōu)化分析確定復(fù)合材料蜂窩夾層板面板個(gè)分層的厚度以及蜂窩芯層的厚度等，使結(jié)構(gòu)滿足相應(yīng)的頻率約束、屈曲約束，以及強(qiáng)度約束、位移約束和尺寸限制等，同時(shí)達(dá)到結(jié)構(gòu)得重量最輕。采用序列二次規(guī)劃法對(duì)某衛(wèi)星的承力筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)果表明：在滿足其振動(dòng)特性以及靜力學(xué)特性的條件下，復(fù)合材料蜂窩承力筒的各面板層厚度以及蜂窩芯層的厚度均有所減小，減重效果顯著，較好地實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：蜂窩夾層板，振動(dòng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，復(fù)合材料
內(nèi)容提示：
0 引言
1 優(yōu)化模型的建立
2 復(fù)合材料蜂窩夾層承力筒結(jié)構(gòu)的多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)
復(fù)合材料蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf
展開(kāi) ANSYS Workbench蜂窩板泰森多邊形Voronoi結(jié)構(gòu)建模
在ANSYS Workbench內(nèi)基于Voronoi算法建立泰森多邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)板模型可采用CAD Voronoi插件建模后將模型導(dǎo)入。
在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行，插件會(huì)自動(dòng)在CAD內(nèi)完成Voronoi圖形的繪制。
將長(zhǎng)方形與Voronoi晶格分別生成面域并做差集，形成Voronoi框架結(jié)構(gòu)模型。
采用拉伸命令，將二維模型拉伸為三維蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
將模型導(dǎo)出為IGES格式文件并導(dǎo)入到ANSYS Workbench內(nèi)。
CAD Voronoi
https://www.yqgqt.org.cn/post/1860011
展開(kāi) 基于ABAQUS的CONWEP爆炸荷載動(dòng)態(tài)加載下蜂窩狀網(wǎng)狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)變形數(shù)值模擬
因此總壓力定義為：
本例將以空氣爆炸產(chǎn)生沖擊波對(duì)蜂窩狀網(wǎng)狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)的影響為例展示其非線性分析能力。
幾何模型與網(wǎng)格劃分:
蜂窩狀網(wǎng)狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)幾何模型如圖2所示，夾層結(jié)構(gòu)由方形蜂窩芯組成，垂直腹板焊接在頂板和底板上。整個(gè)夾層板結(jié)構(gòu)的尺寸為610×610×61mm。 夾層結(jié)構(gòu)位于X-Y平面中，而爆炸源在夾層結(jié)構(gòu)的頂板的中心垂直上方（沿z方向）100mm。頂板和底板厚5毫米，方形蜂窩芯板厚0.76毫米，蜂窩網(wǎng)之間的間距為30.5mm。
由對(duì)稱(chēng)性取四分之一進(jìn)行建模，使用31×31×5個(gè)C3D8R單元將頂?shù)變蓚€(gè)板離散化，蜂窩芯沿著芯的高度使用30層S4R殼單元，如圖3所示。
圖2 蜂窩狀網(wǎng)狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)幾何模型
圖3 網(wǎng)格劃分
模擬參數(shù):
夾層結(jié)構(gòu)的頂板和底板以及蜂窩芯實(shí)心板均由高延展性不銹鋼合金（Al-6XN）制成，由49％Fe，24％Ni，21％Cr和6％Mo組成[1]。
楊氏模量為MPa，泊松比為0.35，密度為公噸/mm3，膨脹系數(shù)為Nmm/公噸。
Johnson-Cook模型用于模擬彈塑性力學(xué)行為：
相變溫度為293K，熔融溫度為1800K。
初始條件、邊界條件、加載:
初始溫度為273K
假定對(duì)稱(chēng)行為，只去四分之一的結(jié)構(gòu)被建模，板的中心位于X-Y平面的原點(diǎn)。對(duì)于X=305mm和Y=305mm兩個(gè)平面固定所有自由度（ENCASTRE）；X=0平面設(shè)定為x軸對(duì)稱(chēng)邊界條件（XSYMM），同理對(duì)于Y=0平面設(shè)定為YSYMM。
CONWEP爆炸載荷施加在板的頂部表面上，爆炸源位于垂直于板頂面中心距離為100mm的位置，加載3kgTNT爆炸荷載。
展開(kāi) 基于蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合液冷相變材料的軟包鋰離子電池?zé)峁芾頂?shù)值研究
隨著電池材料和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋰離子電池的能量密度也在不斷提高。隨著電池能量密度的不斷提高，對(duì)電池的熱安全性提出了更高的要求。然而，鋰離子電池的性能和壽命受溫度影響很大。低溫會(huì)減慢化學(xué)反應(yīng)速率，增加內(nèi)阻并降低鋰離子電池的容量。高溫加速電池結(jié)構(gòu)件的老化，降低電池性能和壽命，降低熱安全性，甚至引起電池?zé)崾Э亍? 電池系統(tǒng)由許多電池單元組成，因此需要開(kāi)發(fā)高性能的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，使電池保持在最佳工作溫度范圍內(nèi)，并將電池之間的溫差控制在一定范圍內(nèi)。此外，對(duì)于大型電池，需要減小單體電池不同部位之間的溫差，以減少熱應(yīng)力對(duì)電池結(jié)構(gòu)的破壞。目前，鋰離子電池的熱管理技術(shù)可分為主動(dòng)冷卻、被動(dòng)冷卻和混合冷卻三種形式，常見(jiàn)的主動(dòng)冷卻方式包括強(qiáng)制風(fēng)冷和液冷。
02
成果掠影
近期，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所田爽老師團(tuán)隊(duì)針對(duì)鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問(wèn)題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結(jié)構(gòu)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）。開(kāi)路電壓（OCV）、內(nèi)阻、開(kāi)路電壓溫度導(dǎo)數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)電池的性能是通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的。
對(duì)比風(fēng)冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS，發(fā)現(xiàn)使用風(fēng)冷方案電池溫度超過(guò)工作溫度，而液體PCM冷卻（LPCM）的混合冷卻方案可以有效控制電池的最高溫度。當(dāng)冷卻液流速為0.06 m/s、入口溫度溫度為36℃，電池的最高溫度和最大溫差分別為42.3℃和4.3℃，LPCM具有最佳的熱管理性能。結(jié)果表明，BTMS數(shù)值模型可為采用混合液冷的PCM方案設(shè)計(jì)提供參考。
展開(kāi) 基于COMSOL with MATLAB的三維蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu) ￥30
研究目的：利用comsol with MATLAB仿真超彈性材料三維蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu)承壓后的穩(wěn)態(tài)效果
模型介紹：利用固體力學(xué)和陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)該仿真。
復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì).rar
ansys分析蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的面板和芯子的脫膠損傷問(wèn)題 ￥49.9
1、 問(wèn)題描述
研究蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的面板和芯子的脫膠損傷問(wèn)題，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)由上面板、下面板、膠膜及芯子組成，通過(guò)ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬。以承受板芯剝離方向載荷并含脫膠的蜂窩夾芯板為算例，整個(gè)模擬的尺寸為100*100*14.1(mm)。上、下面板為8層層合板（厚度為8*0.15mm，其層合順序?yàn)閇0/45/-45/90]s），并附加1層膠層（厚度為0.35mm），用殼單元模擬。中間為蜂窩芯子（厚度為12.5mm），其中芯子尺寸：邊長(zhǎng)為2.75mm，高為12.5mm，厚度為0.05mm，缺陷直徑為30mm，用殼單元模擬。假定在整個(gè)結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域含有一個(gè)半徑為r的脫膠區(qū)域，計(jì)算中上面板加1Mpa的均勻拉力，下面板固支。其他面為自由邊界條件。其中，r根據(jù)自己建模的實(shí)際情況自定。
展開(kāi) 《自然·材料》重磅：中美合作制備出石墨烯兄弟——單層錫烯！
該研究工作首次發(fā)現(xiàn)單層錫烯可以表現(xiàn)出與石墨烯完全一致的平面蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其單胞中AB位原子無(wú)高度差，形成理想的純平六角蜂窩晶格，為碳基石墨烯家族添加了錫基成員。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到純平錫烯的化學(xué)惰性以及缺陷結(jié)構(gòu)，也證實(shí)了其與碳基石墨烯具有諸多相似性，有望為平面蜂窩結(jié)構(gòu)的材料提供新的研究平臺(tái)。更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達(dá)0.51納米，故存在因晶格拉伸導(dǎo)致的s-p軌道拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)，即具有拓?fù)涮匦浴３哒婵諕呙杷淼里@微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計(jì)算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實(shí)了其由于自旋-軌道耦合和拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓?fù)淠芟兑约巴負(fù)溥吔珉娮討B(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開(kāi)的拓?fù)淠芟都s0.3電子伏特，遠(yuǎn)超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓?fù)淞孔悠骷臐撡|(zhì)。進(jìn)一步的理論計(jì)算還預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類(lèi)似的拓?fù)涮匦裕瑥亩鴺?gòu)成了一類(lèi)新型的二維拓?fù)淞孔硬牧霞易濉?具有拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)和大拓?fù)淠芟兜募兤藉a烯的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，為類(lèi)石墨烯的拓?fù)湮镄匝芯块_(kāi)辟了一條新的研究路線，將對(duì)二維量子材料的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)起到重要推動(dòng)作用。后續(xù)擬開(kāi)展的研究工作將通過(guò)優(yōu)化襯底和增加?xùn)艠O以隔絕襯底電子相互作用并實(shí)現(xiàn)拓?fù)淠芟兜恼{(diào)控，為最終制備可實(shí)用的室溫拓?fù)淦骷峁┭芯炕A(chǔ)。
中國(guó)科大博士生鄧家良、清華大學(xué)博士生夏炳煜以及中國(guó)科大博士生馬曉川為論文的共同第一作者。此項(xiàng)研究得到科技部、教育部、中組部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科大、清華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的大力支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41563-018-0203-5
來(lái)源：高分子科學(xué)前沿
展開(kāi) 二維錫烯拓?fù)洳牧涎芯咳〉弥匾M(jìn)展！
經(jīng)過(guò)近三年反復(fù)摸索，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心的王兵教授和趙愛(ài)迪副教授帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)徐勇助理教授、段文暉教授以及美國(guó)斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，利用低溫分子束外延技術(shù)成功制備出了具有拉伸晶格結(jié)構(gòu)的單層錫烯。該研究工作首次發(fā)現(xiàn)單層錫烯可以表現(xiàn)出與石墨烯完全一致的平面蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其單胞中AB位原子無(wú)高度差，形成理想的純平六角蜂窩晶格，為碳基石墨烯家族添加了錫基成員。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到純平錫烯的化學(xué)惰性以及缺陷結(jié)構(gòu)，也證實(shí)了其與碳基石墨烯具有諸多相似性，有望為平面蜂窩結(jié)構(gòu)的材料提供新的研究平臺(tái)。更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達(dá)0.51納米，故存在因晶格拉伸導(dǎo)致的s-p軌道拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)，即具有拓?fù)涮匦浴３哒婵諕呙杷淼里@微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計(jì)算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實(shí)了其由于自旋-軌道耦合和拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓?fù)淠芟兑约巴負(fù)溥吔珉娮討B(tài)。其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開(kāi)的拓?fù)淠芟都s0.3電子伏特，遠(yuǎn)超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓?fù)淞孔悠骷臐撡|(zhì)。進(jìn)一步的理論計(jì)算還預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類(lèi)似的拓?fù)涮匦裕瑥亩鴺?gòu)成了一類(lèi)新型的二維拓?fù)淞孔硬牧霞易濉?純平蜂窩結(jié)構(gòu)錫烯的制備和原子尺度形貌圖（1-3）、結(jié)構(gòu)模型（4-5）、理論計(jì)算（6）和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的電子能帶結(jié)構(gòu)（7-8）。
具有拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)和大拓?fù)淠芟兜募兤藉a烯的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，為類(lèi)石墨烯的拓?fù)湮镄匝芯块_(kāi)辟了一條新的研究路線，將對(duì)二維量子材料的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)起到重要推動(dòng)作用。后續(xù)擬開(kāi)展的研究工作將通過(guò)優(yōu)化襯底和增加?xùn)艠O以隔絕襯底電子相互作用并實(shí)現(xiàn)拓?fù)淠芟兜恼{(diào)控，為最終制備可實(shí)用的室溫拓?fù)淦骷峁┭芯炕A(chǔ)。
中國(guó)科大博士生鄧家良、清華大學(xué)博士生夏炳煜以及中國(guó)科大博士生馬曉川為論文的共同第一作者。
展開(kāi) Nature Mater. 中科大等在二維材料方面重要進(jìn)展！
經(jīng)過(guò)近三年反復(fù)摸索，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心的王兵教授和趙愛(ài)迪副教授帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)徐勇助理教授、段文暉教授以及美國(guó)斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，利用低溫分子束外延技術(shù)成功制備出了具有拉伸晶格結(jié)構(gòu)的單層錫烯。該研究工作首次發(fā)現(xiàn)單層錫烯可以表現(xiàn)出與石墨烯完全一致的平面蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其單胞中AB位原子無(wú)高度差，形成理想的純平六角蜂窩晶格，為碳基石墨烯家族添加了錫基成員。
實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到純平錫烯的化學(xué)惰性以及缺陷結(jié)構(gòu)，也證實(shí)了其與碳基石墨烯具有諸多相似性，有望為平面蜂窩結(jié)構(gòu)的材料提供新的研究平臺(tái)。更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達(dá)0.51納米，故存在因晶格拉伸導(dǎo)致的s-p軌道拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)，即具有拓?fù)涮匦浴３哒婵諕呙杷淼里@微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計(jì)算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，充分證實(shí)了其由于自旋-軌道耦合和拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)所導(dǎo)致的拓?fù)淠芟兑约巴負(fù)溥吔珉娮討B(tài)。
其中，角分辨光電子能譜結(jié)果表明，錫烯由于自旋軌道耦合打開(kāi)的拓?fù)淠芟都s0.3電子伏特，遠(yuǎn)超室溫?zé)釢q落能量，使其具備應(yīng)用于近室溫的拓?fù)淞孔悠骷臐撡|(zhì)。進(jìn)一步的理論計(jì)算還預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類(lèi)似的拓?fù)涮匦裕瑥亩鴺?gòu)成了一類(lèi)新型的二維拓?fù)淞孔硬牧霞易濉?純平蜂窩結(jié)構(gòu)錫烯的制備和原子尺度形貌圖（1-3）、結(jié)構(gòu)模型（4-5）、理論計(jì)算（6）和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的電子能帶結(jié)構(gòu)（7-8）。
具有拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)和大拓?fù)淠芟兜募兤藉a烯的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，為類(lèi)石墨烯的拓?fù)湮镄匝芯块_(kāi)辟了一條新的研究路線，將對(duì)二維量子材料的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)起到重要推動(dòng)作用。后續(xù)擬開(kāi)展的研究工作將通過(guò)優(yōu)化襯底和增加?xùn)艠O以隔絕襯底電子相互作用并實(shí)現(xiàn)拓?fù)淠芟兜恼{(diào)控，為最終制備可實(shí)用的室溫拓?fù)淦骷峁┭芯炕A(chǔ)。
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