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World File Search System单一材料
采用材料挤出工艺对 PLA 在 ABS 板上沉积特性进行数值研究
摘要：在增材制造应用中，通常使用材料挤出 (ME) 工艺制造三维原型和最终产品。然而，由于技术挑战，这些原型和产品仅限于使用 ME 工艺的单一材料。由于不同塑料的熔化温度不同，在 ME 工艺期间，将塑料沉积在另一种不同的塑料基板上需要适当控制打印温度。本文使用有限元分析研究了在 ME 工艺期间 PLA 长丝在 ABS 基板上的沉积。提出了一种用于挤出工艺的传热有限元 (FE) 模型，以估计 ME 机器的参数，从而制定热通量模型。使用所提出的挤出工艺 FE 模型研究了打印温度和间隔距离对温度分布的影响。热通量模型在所提出的 PLA 单珠沉积在 ABS 板上的传热 FE 模型中实现。从该沉积 FE 模型中，可以估计 ME 沉积过程中的温度变化。将温度变化结果与实验结果进行了比较。利用校准后的 FE 模型，评估了适合 PLA 沉积的 ABS 加热温度。
单一 Al2O3 或 HfO2 单一介电层及其纳米层系统的比较
纳米层压膜是由不同材料交替层组成的复合膜 [1]。这些多层纳米结构因能够调整其机械或物理性质以用于各种特定应用而备受关注。例如，在微电子领域，人们考虑将其用作介电绝缘体 [2,3]。事实上，人们现正致力于制备具有高介电常数和良好化学/热稳定性的多组分体系。特别是 Al 2 O 3 -HfO 2 纳米层压膜似乎是最有前途的体系，可用于硅基微电子器件 [4-9] 以及下一代电力电子器件 [10-15]。能够充分利用 Al 2 O 3 和 HfO 2 单一材料的最合适性质，促使人们研究将它们组合成层压体系。实际上，众所周知，Al 2 O 3 具有极其优异的化学稳定性和热稳定性、大的带隙（约 9 eV）、与不同半导体衬底的带偏移大，但其生长会形成高的氧化物陷阱电荷密度，但其介电常数值并不高（约 9）[16]。对于 HfO 2 介电氧化物，虽然可以实现相当高的介电常数值（约 25），但由于其在相对较低的温度（约 500°C）下从非晶态转变为单斜晶态，因此可靠性较低，并且由于其带隙很小（5.5 eV）所以漏电流密度高[16]。在这种情况下，由两种 Al 2 O 3 -HfO 2 高 k 氧化物组成的纳米层状结构是提高热稳定性和维持高介电常数值的有前途的解决方案。
用于成分梯度合金计算设计的子空间包容采样方法
成分梯度合金是功能梯度材料 (FGM) 的一个子类，它利用单个金属部件的局部成分变化来实现比传统单一材料部件更高的性能。在之前的研究 [Kirk, T., Galvan, E., Malak, R., and Arroyave, R., 2018, “增材制造功能梯度材料中梯度路径的计算设计,” J. Mech. Des., 140, p. 111410. 10.1115/1.4040816] 中，作者提出了一种计算设计方法，该方法避免了限制梯度合金可行性的常见问题（例如有害相），并针对性能目标进行了优化。然而，以前的方法只对成分空间的内部进行采样，这意味着设计的梯度必须包括整个梯度空间中的所有元素。因为即使少量的额外合金元素也会引入新的有害相，所以这一特性通常会忽略原本无法解决的问题的潜在更简单的解决方案，从而阻碍向状态空间添加新元素。本研究通过引入一种在设计搜索中包含较少元素子空间的采样方法来改进以前的方法。新方法在人工扩展的状态空间形式内进行采样，并将真实区域之外的样本投射到最近的真实子空间。首先通过观察 3D、4D 和 5D 状态空间中每个子空间中的样本分布来评估该方法。接下来，在合成的 3D 问题中进行参数研究，将新采样方案的性能与以前的方法进行比较。最后，应用更新的方法设计从不锈钢到等原子 NiTi 的梯度，该梯度具有嵌入式形状记忆驱动等实际用途，而以前的方法未能找到可行的途径。[DOI：10.1115 / 1.4053629]
引用Wang Z，Sun Y和Li C（2024）3D打印技术的进步，用于从可生物降解材料中制备骨组织工程脚手架
患者面临严重创伤，传染病或肿瘤引起的显着骨缺损时，通常需要手术骨移植才能完全愈合，这使得骨组织成为当今第二常见的移植组织（Migliorini等人，2021年）。传统的自体或同种异体骨移植经常遇到供体短缺，免疫排斥和对次级手术的需求（Dalipi等，2022）。骨组织工程（BTE）有可能通过促进快速骨再生来减轻这些问题。这是通过将官能细胞播种到生物相容性支架上的，在植入以促进骨骼再生之前，在体外培养到成熟。植入的支架为细胞提供了一个栖息地，可帮助营养供应，气体交换和废物清除。随着材料的降解，植入的骨细胞增殖，最终导致骨缺陷的修复（Ellermann等，2023； Jia等，2021）。BTE的关键在于鉴定高度生物相容性，迅速降解，无毒的脚手架材料，并且具有出色的孔隙率和表面生物活性。传统的支架材料，例如生物陶瓷，玻璃，金属和聚合物通常缺乏生物活性，导致诸如不良整合，磨损和腐蚀等问题，从而阻碍了功能性骨再生（Deng等，2023; Abbas et al。，2021;Pazarçeviren等，20221，20221）。虽然复合材料已经解决了单一材料的某些局限性，例如制造复杂性，脆性和对衰老的易感性，继续阻碍BTE的发展（Cannillo等，2021）。3D打印技术通过基于数字模型文件（Yang，2022）将粘合剂（例如金属或塑料）分层（例如粉末状金属或塑料）来构建对象。这项技术简化并加速了骨组织工程脚手架的制造，显着减少了生产时间，同时可以使用复杂的结构来创建个性化的脚手架，这极大地有益于患者损伤的修复（Anandhapadman等人，2022222222年）。尤其是3D生物打印的快速发展将其定位为生产组织工程脚手架材料的最有前途的技术之一，具有应对材料制备和推动材料科学和医学快速发展的主要挑战（Liu等人，2022年）。近年来，低温打印技术的应用进一步提高了脚手架的性能。Gao等。 （2022）证明，通过低温打印产生的层次多孔支架在生物矿化和骨再生方面具有显着优势。 尽管现有的评论文章广泛讨论了3D生物打印在骨组织工程中的应用，但大多数主要关注材料选择和过程优化，对挑战和潜在临床应用的潜在障碍有限分析。 这些评论通常会忽略3D生物打印与创新的生物材料和个性化结构设计相结合时如何应对骨组织工程中当前的挑战。 此外，本文探讨了如何创新Gao等。（2022）证明，通过低温打印产生的层次多孔支架在生物矿化和骨再生方面具有显着优势。尽管现有的评论文章广泛讨论了3D生物打印在骨组织工程中的应用，但大多数主要关注材料选择和过程优化，对挑战和潜在临床应用的潜在障碍有限分析。这些评论通常会忽略3D生物打印与创新的生物材料和个性化结构设计相结合时如何应对骨组织工程中当前的挑战。此外，本文探讨了如何创新回应，本文提供了3D生物打印的临床应用的全面摘要，分析了诸如印刷材料的可控降解性，与骨组织的机械兼容性以及植入后生物相容性的问题。