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導(dǎo)讀：利用3D打印技術(shù)可以輕而易舉的制造出晶格結(jié)構(gòu)，為很多新產(chǎn)品的開發(fā)帶來了新的手段，比如之前介紹的3D打印運動鞋中底、頭盔內(nèi)襯、自行車座椅等等。本文我們將來介紹一下3D打印晶格結(jié)構(gòu)在背包中的應(yīng)用。3D打印腰部支撐Osprey是一個背包品牌，以高品質(zhì)、可長期使用而受到旅行者的喜愛，并且還具有很多方便的附加功能。

設(shè)計和制造出具有不同性能的金屬晶格結(jié)構(gòu)可以在不同的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。例如，具有較低的彈性模量金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于生物醫(yī)用骨科植入物；具有較高的剛性和能量吸收能力的金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計及能量吸收器；具有較高的比表面積的金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于催化結(jié)構(gòu)的載體。以及還有其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。 圖3.

消費品行業(yè)美國職業(yè)橄欖球聯(lián)盟大賽的獲獎頭盔美式足球頭盔品牌Xenith使用巴斯夫Ultrasint? TPU01粉末以及Ultracur3D? Coat F后處理涂層方案，設(shè)計出具有3D打印晶格結(jié)構(gòu)的頭盔，可以有效減震，極大地提高了頭盔的舒適性與安全性。該創(chuàng)新應(yīng)用獲得了美國職業(yè)橄欖球聯(lián)盟頭盔挑戰(zhàn)賽高額獎金。

例如，由于受限于銑削工藝，頭盔的空心結(jié)構(gòu)難以使用CNC技術(shù)切割出來，因此，如果想使用CNC技術(shù)制作一個完整的模型，不僅難度大，制作成本也較為昂貴。在生產(chǎn)過程中，頭盔設(shè)計師還需要花費較長的時間與供應(yīng)商進(jìn)行反復(fù)溝通甚至修改原本的設(shè)計。這不僅拉長了原型制作的時間，還限制了設(shè)計師的創(chuàng)新力，阻礙了產(chǎn)品的革新。

這種結(jié)構(gòu)具有原子級方解石（即碳酸鈣的穩(wěn)定形態(tài)）和微米級金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級結(jié)構(gòu)梯度和原子級位錯缺陷。這種獨特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過微晶格位錯抑制解理斷裂，來實現(xiàn)高剛度、強度和損傷容限。該工作為開發(fā)高性能輕質(zhì)且高強度的陶瓷復(fù)合材料帶來了曙光。下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版

微觀結(jié)構(gòu)觀察、SR-XRD實驗和DFT計算均表明，微小的Cu原子通過填充晶格中的Sn空位有助于實現(xiàn)晶格平整化并提高載流子遷移率。 圖4. 熱傳輸、無量綱品質(zhì)因數(shù) ZT 和發(fā)電。熱導(dǎo)率在整個溫度范圍內(nèi)保持相對較低（圖4A）。

定義金剛石形狀的晶格 RVE，屬性如圖 5 所示。生成網(wǎng)格。顧名思義，金剛石具有這種微觀結(jié)構(gòu)。 圖5. 金剛石晶格結(jié)構(gòu)的 RVE10. 求解工程常數(shù)。工程常數(shù)概覽如圖 6 所示。這種金剛石晶格微觀結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致各向同性的材料行為。 圖6. 金剛石晶格結(jié)構(gòu)的工程常數(shù)案例4：編織結(jié)構(gòu)（布料）11.

采用CPFEM模擬了面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)、體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)和密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的單晶、多晶及多相材料受到外部載荷時的力學(xué)響應(yīng)。基于滑移原理的晶體變形理論，隨著變形的進(jìn)行各滑移系統(tǒng)的臨界剪應(yīng)力都會增大，CPFEM將捕捉到材料的力學(xué)響應(yīng)(應(yīng)力-應(yīng)變曲線)。這些應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)有助于從根本上理解晶粒尺度下金屬變形的性質(zhì)。

使用各種表征技術(shù)和理論計算，得出結(jié)論，晶格應(yīng)變是LiCoO2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的描述符，而離子半徑與晶格應(yīng)變相關(guān)。具體來說，Li層中的電化學(xué)惰性Ln陽離子可以作為支柱來抑制不可逆相變并增強晶格氧的穩(wěn)定性。然而，大尺寸Ln陽離子摻雜會導(dǎo)致Ln-LCO的晶格應(yīng)變增加，因此摻雜有大尺寸Ln陽離子的Ln-LCO，通常是Pr-LCO，不能承受大量鋰離子脫出引起的結(jié)構(gòu)退化。

通過ANSYS Workbench進(jìn)行三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型的有限元模擬是對晶體結(jié)構(gòu)分析的有效方式。如建立的晶格及晶界模型，研究沿晶斷裂現(xiàn)象。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立包含晶格及晶格邊界在內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)模型，可用于模擬多種物理現(xiàn)象及材料行為。晶格模型適用于研究微觀尺度下的材料性質(zhì)，以及它們?nèi)绾斡绊懞暧^性能，如進(jìn)行金屬晶體結(jié)構(gòu)建模及斷裂的模擬等。

插件可用于梯度功能材料(Functionally Gradient Materials)、梯度納米金屬材料、梯度金屬結(jié)構(gòu)等梯度晶體模型的建立。模型基于背景網(wǎng)格實現(xiàn)，通過單元集的劃分，將不同的晶格指定不同的材料類型。

下面將分別介紹微結(jié)構(gòu)、晶格氧含量、稀土氧化物、晶格雜質(zhì)和缺陷等因素對 Si3N4陶瓷熱導(dǎo)率的影響。1.1 微結(jié)構(gòu)因素的影響Si3N4 陶瓷的微結(jié)構(gòu)由 Si3N4 晶粒和顆粒間玻璃相組成，其中Si3N4晶粒又分為等軸狀的基質(zhì)晶粒和異常長大的長柱狀晶粒。顆粒間玻璃相的熱導(dǎo)率比 Si3N4晶粒低很多，對高熱導(dǎo)率的危害也更大。

石英晶格中微量元素的結(jié)構(gòu)圖在石英結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)中，Al雜質(zhì)元素含量一般最高。由于Al是以Al3+替代Si4+的形式存在，引起了石英晶格內(nèi)部電荷不平衡，當(dāng)石英中存在大量Al雜質(zhì)時，Li、K、Na等雜質(zhì)元素的含量會增加。晶格中鋁雜質(zhì)過多也會因強化學(xué)鍵導(dǎo)致石英制品發(fā)生析晶作用，從而影響其性能。在現(xiàn)有加工技術(shù)下，石英原料中晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去。

三維Voronoi Voronoi又名泰森多邊形或Dirichlet圖、維諾圖等，三維Voronoi是由連接兩鄰點直線的垂直平分面組成的連續(xù)三維多面體結(jié)構(gòu)。Voronoi在各個學(xué)科中應(yīng)用廣泛，如進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃、晶體塑性有限元研究、路徑優(yōu)化、地形簡化、多孔結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面的分析。

卡扣式CFRP八邊形桁架結(jié)構(gòu)點陣結(jié)構(gòu)切割和折斷過程點陣結(jié)構(gòu)制造及組裝示意圖：a）平板卡扣，b）波紋條互鎖，c）結(jié)構(gòu)組裝（6）膨脹波紋熱塑性片材該方法首先使用波紋鋁模具通過熱壓成型形成波紋熱塑性板。其次，在板材上切割一系列間距一致的槽。再次，將波紋板加熱使其沿著與這些槽正交的方向上膨脹，以形成晶格結(jié)構(gòu)。最后，將晶格芯粘接到面板上。

同時可發(fā)現(xiàn)較大的晶格邊界應(yīng)力，這將導(dǎo)致晶格間的劈裂。 同時進(jìn)行同取向晶體單一材料模擬對比分析，應(yīng)力圖如下： 同材料Voronoi晶體的軸壓試驗中，不同晶格之間的應(yīng)力無明顯差異性，無晶格取向的晶體力學(xué)性能更趨向于各項同性材料，因此多晶結(jié)構(gòu)的差異主要在于晶體取向的不同。

原文摘要： 本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個空心菱形十二面體和六個圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時，當(dāng)發(fā)生碰撞時，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)參數(shù)在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關(guān)重要的作用。

光柵是光衍射的周期性結(jié)構(gòu)。它能把入射的光束衍射成幾束向不同方向發(fā)散的光束。 二維光柵 二維光柵在兩個水平方向上都具有周期性。存在兩個晶格矢量因此當(dāng)幾何結(jié)構(gòu)移位一個晶格矢量時，下圖顯示了一個正方形晶格和一個六方形晶格的陣列排布：正方晶格陣列；是正交的六方晶格陣列；兩個晶格矢量形成一個60°角，且長度相等。