核聚变是一种众所周知的能源,它有可能为人类的未来提供可持续、环保、可调度的高功率密度能源供应解决方案。目前,利用核聚变能最有前途的方法是基于专门设计的环形装置内的磁约束高温等离子体 [1]。对热核磁约束聚变的持续研究推动了当前示范聚变反应堆 (DEMO) 的设计活动,该反应堆预计将作为所谓的托卡马克型反应堆实现 [2]。实现 DEMO 反应堆的一个主要挑战是设计和制造高负荷等离子体面对部件 (PFC),这些部件必须在聚变运行期间承受强烈的粒子、热量和中子通量 [3]。对于此类 PFC,需要特定的高性能材料才能设计出可靠的部件。对于直接面对聚变等离子体的材料,钨 (W) 目前被认为是未来磁约束热核聚变反应堆的首选等离子体面对材料 (PFM)。这主要是因为 W 表现出较高的溅射阈值能量,以及作为聚变反应燃料的氢同位素的低保留率 [4]。对于 DEMO 反应堆中的 PFC,一个特别关键的方面是瞬态壁面负载,例如,由于托卡马克中的等离子体不稳定性而产生的瞬态壁面负载。此类瞬态事件可能导致 PFC 上出现非常强烈的热负载(数十 GW/m 2,持续时间为几毫秒),进而严重损坏反应堆的包层结构 [5]。为了保护聚变反应堆的壁免受此类事件的影响,目前正在研究特定的限制器 PFC。这些组件预计将阻挡到达反应堆壁的短暂而强烈的热脉冲,以使这些限制器组件后面的包层结构不会热过载或损坏。这种限制性 PFC 的一种可能的材料解决方案是使用定制的多孔 W 材料。利用这种超材料,可以实现将由于结合了多孔性而具有的总体低热导率与 W 的有益等离子体壁相互作用特性相结合的组件。然而,W 是一种难以加工的材料,因为它本质上是一种硬而脆的金属,这意味着加工 W 既费力又昂贵。针对这些限制,增材制造 (AM) 方法代表了一种实现几何复杂的 W 部件的通用方法。AM 工艺的特点是,在计算机控制下通过逐层沉积材料来创建三维物体,这意味着使用这种方法可以直接实现具有高几何复杂性的部件。近年来,利用激光粉末床熔合 (LPBF) 技术对金属进行 AM 加工已取得重大进展,该技术无需粘合剂相即可对多种金属进行直接 AM 加工。在 LPBF 加工过程中,原料粉末材料通过聚焦在粉末床上的激光束选择性地熔化和固结 [6]。封面图片展示了通过 LPBF 制造的具有定制晶格结构的 W 样品的顶视图。目前正在针对如上所述的限制器 PFC 研究此类多孔 W 晶格。图示样品是一种晶格结构,它源自基于十四面体重复(开尔文模型)的参数固体模型。这种模型过去也应用于开孔铝泡沫 [7] 并得到验证。图示 W 晶格的参数
• 对 DIW 晶格进行单轴压缩测试 • 根据所需阶数和优化标准估算参数 • DIW 晶格可以建模为均质固体(无晶格结构),其机械行为由晶格结构决定 • 每个 DIW 晶格都具有长度尺度相关的机械行为
添加性制造的晶格结构的设计和优化:晶格结构提供了许多理想的特性,例如轻质和良好的热性能。由于其多孔性质以及促进组织与小梁结构融合的能力,它们在生物医学植入物中也是非常可取的。Optistruct具有独特的解决方案,可以根据拓扑优化设计此类晶格结构。随后,可以在晶格束上进行大规模尺寸优化研究,同时结合了详细的性能目标,例如应力,屈曲,位移和频率。
首次利用选择性激光熔化技术制备了高孔隙率的Fe-35Mn-1Ag可生物降解合金支架。研究了该支架的微观结构、组织形貌、力学性能和降解行为,并与在类似工艺参数下制备的Fe-35Mn支架进行了比较。SLM制备的支架具有发达的孔隙结构和高度的连通性,有助于提高生物相容性。其力学性能非常接近目标人体组织,植入后不会出现应力遮挡。与Fe-35Mn合金相比,Fe-35Mn-1Ag支架的力学性能略高,但降解率提高了30%以上。总体而言,SLM制备的Fe-35Mn-1Ag支架表现出良好的力学性能和改善的降解行为,为可生物降解的承重应用提供了解决方案。
Ti合金由于其出色的结构,机械和生物学特性而在骨修复或再生领域越来越关注。在这项研究中,设计了由简单的立方(结构A)组成的六种类型的具有不同支柱半径的复合晶格结构,以身体为中心的立方体(结构B)和以边缘为中心的立方体(结构C)。首先通过有限元(FE)方法对设计的结构进行模拟和分析。然后通过选择性激光熔化(SLM)制造具有优化单位细胞和Strut半径的商业上纯Ti(CP - Ti)晶格结构,并且表征了尺寸,微观图和机械性能。结果表明,在六种类型的复合晶格结构中,BA,CA和CB结构组合表现出较小的最大von-Mises应力,表明这些结构具有较高的强度。基于应力/特定表面积与支撑杆半径的拟合曲线,BA,CA和CB结构的优化支撑杆半径分别为0.28、0.23和0.30 mm。它们相应的压缩屈服强度和压缩模量分别为42.28、30.11和176.96 MPa和4.13、2.16和7.84 GPA。带有CB单位结构的CP-TI具有与皮质骨相似的强度和压缩模量,这使其成为潜在的软骨下骨修复体的候选者。
抽象添加剂制造通过增强组件强度并减少材料要求,彻底改变了结构优化。用于实现这些改进的一种方法是应用多晶格结构。这些结构的性能在很大程度上依赖于介质元素的详细设计。许多当前的方法使用数据驱动的设计来生成多晶格过渡区域,利用共同解决介质结构的几何形状和属性的模型。但是,尚不清楚将机械性能整合到生成多晶格插值的数据集中是否仅在几何以外是有益的。为了解决此问题,这项工作实现并评估了用于生成多晶格过渡区域的混合几何/属性机器学习模型。我们将该混合模型的结果与使用仅几何模型获得的结果进行了比较。我们的研究确定,合并物理特性减少了在潜在空间中解决的变量数量,因此提高了生成模型开发多晶格结构过渡区域的能力。
• 外延,源于希腊语 epi (意为“在……上”)和 taxis (意为“排列”),描述的是一种晶体生长技术,在晶体表面形成一层薄薄的半导体材料,其晶格结构与晶体相同。这种方法对于提高器件性能和创造新型器件结构非常重要。
因此,我们将在石墨烯中做量子厅的效应,这将是降级水平的推导,此后我们将在不明确计算它们的情况下谈论电导率,但随后您知道可以使用Kubo公式来计算电导率。在这种情况下,有一件很重要的事情是,当您知道存在通过系统螺纹的通量时,高原是出现的,并且磁通必须与磁通量量子匹配,而通量量子具有一个值,我们用这种值表示了几次,这是一个值,这是一个值,即在10到10到10到10的电源15 Weber。因此,这种磁通必须匹配外部场以穿过石墨烯或蜂窝晶格。现在,这个蜂窝晶格具有晶格常数的这一侧面,就像2.46 Angstrom,如果一个人的背面计算,则该单元单元的面积像一个蜂窝结构一样,就像3乘2 A平方的根,而这可能是0.05纳米平方0.051 nanmor Square 0.051 nannonose Square。因此,如果我必须将磁场与该区域相乘才能找到通量,那么磁场必须是几公斤特斯拉的磁场,甚至是更多,这是一个很大的磁场。因此,这就是为什么石墨烯,如果您必须在石墨烯中看到量子霍尔的效应,则磁场必须比我们先前谈论过的2D电子气或砷化油壳结构所看到的大。好吧,我们暂时忽略了这一部分,假装一切都与2D电子气体中的量子厅效应相似,这是机械动量使您知道该向量电位重新构成的动量,而且在这里也发生了,除了我们现在具有晶格结构,不仅是晶格结构,而且晶格结构有两个原子。