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本發明屬于結構優化技術領域，公開了一種面向多種微觀結構的材料結構一體化構建方法，針對傳統變密度法得到的連續變化的材料分布以及單元密度，基于后處理機制對材料區域進行劃分與單元密度分組，實現對宏觀結構內具有不同材料屬性的區域進行定義與劃分，實現對宏觀結構內的多種微觀結構進行定義；其次基于參數化水平集拓撲優化方法與均勻化理論建立材料結構一體化設計模型，即針對定義的多種微觀結構與宏觀結構進行一體化設計，實現宏觀結構與多種微觀結構并行化設計，在給定約束條件下，實現整體結構的性能達到最優。

本產品是運用生物材料，高度仿真模擬真實人體解剖結構，支持應用真實前列腺電切手術設備實裝實訓，操作手感真實，生物材料模塊仿真模擬肥大狀態的前列腺，適用于科醫學生及醫學院進行前列腺電切手術的學習和訓練。

生產級材料詳細信息：索要完整生級級材料資料請訪問清鋒科技官網下載 3D打印材料-LuxCreo清鋒科技 清鋒的智能工廠和材料實驗室可以與學校、科研院所聯合，開展新材料、新工藝、新設計的驗證。   【教育解決方案】Lux 3Li+打印機--韌性樹脂應用案例 面向高教、職教的實訓項目，基于光固化3D打印技術，設備提供、材料提供、軟件提供、課程資源提供、師資培訓、實訓項目以及軟硬件平臺的一體化解決方案；服務于高校相關專業的教學實驗、科研創新和項目開發等應用場景。 清鋒光固化教育課程解決方案 3D打印作為一種新型生產方式，可以加速產品開發周期，滿足多 材料、復雜形狀、任意批量的生產需求，是全球最受關注的高科 技行業之一。擁有3D打印課程、設備的院校、科研機構在創新、 創造方面均有著得天獨厚的優勢。LuxCreo致力于推動行業發展， 為科研創新、數字化智能化轉型以及行業人才培養等方面提供支持。 面向院校 提升院校教學硬件水平，有助于培養未來的3D打印人才，生動展示課本、教案內容，增加教學趣味性，資深3D打印行業專家親自授課。 面向科研機構 快速將模型、數據形成實物，簡化步驟，縮短論證時間，結合最新技術，加速研發新產品，輸出有價值易商業化的研發項目，全球頂尖3D打印工作團隊提供技術支持。 打印設備 iLux系列桌面機，Lux系列工業機，可作為研發、教學、實驗等配套設備，滿足不同項目需求。 打印材料 TM韌性材料、透明韌性材料、可滿足消費、工業、汽車、航空航天等學科的教學研發需求 打印軟件 LuxFlow模型處理軟件，支持數據導入、文件修復、智能2D/3D擺放、生成支撐、切片、路徑填充等功能，便于快速進行現場教學演示、培訓實操、學術研發。 相關學習支持 清鋒科技在光固化3D打印技術、軟硬件、材料等方面積累了來自全球各個高校的頂尖人材，可結合院校、機構所需進行相關的培訓及講座，助力教育科研工作更加系統、科學。 打印中心實地考察 清鋒科技在北京、寧波及美國硅谷均設有打印中心，可為學生及科研人員提供進一步深入了解3D打印的場地支持。 核心優勢： 互聯：可接入LuxCreo的軟件生態，實現輕量化設計、高速切片、設備互聯、智慧工廠管理。 敏捷：快速自主研發的納米離型技術LEAP™，速率提升20~100倍以上；成型件力學性能各向同性。 柔性：適用于高精度原型件/測試件和小批量件的快速設計與制造。 可持續發展：技術團隊來自清華、哈佛、佐治亞理工、北卡州立、劍橋等；解決方案得到了10萬零部件打印的檢驗。 包括但不限于新產品的功能特點及技術性發布介紹，產品實際使用操作的演示； 清鋒合作案例：清鋒讓樹脂3D打印走進汽車行業工裝夾具類產品 “TM 79材料的出現突破了我們對3D打印材料的認知。在汽車行業，由于對材料性能要求極其嚴格，樹脂（塑料）往往不在我們的考慮范圍內。但是，這款材料的拉伸強度和彎曲模量都達到了極高水平，這對我們開發汽車零部件幫助非常大，不僅能夠節省交付時間，更能降低綜合成本。”   TM 79性能類似 PA 12 TM 79是高韌性、耐用性零部件的應用首選材料。TM 79性能類比PA 12，具有出色的低收縮率和高沖擊強度，適用于風洞測試、電氣外殼、工裝夾具和汽車內外飾等快速原型、小批量測試件加工的理想材料。基于LEAP™的納米離型技術，構件成型速度快，后處理容易，具有卓越的尺寸精度和細節分辨率。TM 79通過了《歐盟第1907/2006號REACH法規 211種高關注物質(SVHC)進行篩分測試》、《ISO 10993-10:2010 醫療器械生物學評價第10部分：刺激與皮膚致敏試驗》和《ISO 10993-5:2009 醫療器械生物學評價 第5部分：體外細胞毒性試驗》。導板和醫療器械。 清鋒合作案例：工業機械產品--肉眼可見的“透明“液壓閥 “在找到清鋒之前，我們接觸了很多3D打印企業，始終沒找到能夠做出兼具韌性和透亮的產品。傳統的液壓閥多采用金屬制造，之所以要求‘透’，是要觀察液壓閥內的流體變化。而液壓閥本身還要能夠承載3-4MPa的壓力，這對3D打印工藝來說是一個極具挑戰的任務。而清鋒做到了。”   清鋒合作案例：全球領先定制眼鏡品牌BRAGi與LuxCreo跨界合作推出“透明”框架眼鏡 “我們是一群眼鏡探險家，我們青睞科技，也追求時尚。在我們不斷探索3D打印獨特美感的過程中遇見了清鋒，發現一種全新材料以及全新的打印方式，解決了現有3D打印的眾多難題。” BRAGi佩極 | 極致佩戴，釋放睛彩。   清鋒最新推出的新一代大幅面光固化3D打印機Lux 3Li+，可打印各類工程樹脂原型制作和批量生產；通過LuxCreo高性能材料，還能實現從模型樣品到實際功能性樣品的快速制造與生產。 通過清鋒的解決方案能夠實現： 1．快速產品研發迭代 2．樣品實驗數據快速分析 3．一體化模型處理，快速響應快速制造 4．大吞吐量，快速打印 5．通過不同材料的研發，拓展3D打印新應用 現今，3D打印作為一項非常前衛的高新技術，在彈性體研究、航空航天、高精度復雜零部件制造等方面具有獨特的優勢，也是國家重點支持發展的領域。清鋒的3D打印技術在全球位居領先地位，我們也想借助國內頂尖技術推進行業發展，讓教育科研和人才培養走在世界前列。 關于清鋒科技(LuxCreo) 清鋒科技是一家專注于3D打印設備、軟件、材料研發，致力于改變產品開發和生產方式的數字化3D智造商。團隊成員匯聚了清華大學、哈佛大學、佐治亞理工學院、賓夕法尼亞大學、劍橋大學等學府的高端技術人才和高管人才。團隊研發出適配于不同行業的高性能材料體系，依托自主研發的Lux系列打印機和配套軟件， 為鞋類、齒科、醫療、消費、汽車等行業創新升級提供解決方案，打造兼具定制化和批量化的新型數字化制造模式及生態閉環，讓制造更簡單！www.LuxCreo.cn 歡迎關注清鋒公眾號：qingfengshidai了解更多專業信息。 如有合作需求或者感興趣的產品，可以掃描下方二維碼聯系清鋒 ↓↓↓ 公司電話：010-63941626 公司郵箱：[email protected] 市場電話：18614034268 銷售電話：13817977721；13811595251 官方網站：www.LuxCreo.cn 公司地址：北京市海淀區建材城中路27號金隅智造工場S5幢1017

金屬鎂可以用于二次電池的負極材料，具有資源豐富、環境友好、理論體積容量高、鎂沉積/溶解過程不易形成枝晶等優點，在大規模儲能體系中具有很大的應用潛力。然而，由于二價鎂離子的電荷半徑比大、極化率高，導致其與常規儲鎂正極材料中的晶格陰離子之間發生強的靜電相互作用，阻礙Mg2+離子在正極活性材料中的嵌入和擴散動力學，導致充放電速度緩慢。因此，鎂二次電池非常欠缺高性能的正極材料，嚴重阻礙了該領域的研究發展與應用。 近日，南京大學化學化工學院、介觀化學教育部重點實驗室、江蘇省先進有機材料重點實驗室金鐘教授帶領的“清潔能源材料與器件機制”研究團隊研發了基于一種特殊的置換反應機制、非化學計量比的立方相硒化銅，用于高倍率的鎂二次電池正極材料。以該硒化銅為正極、金屬鎂為負極組裝的鎂電池能夠在100 mA g-1下表現出222 mAh g-1的最大放電比容量，在1000 mA g-1大電流密度下放電比容量仍可達155 mAh g-1，此外，在1000 mA g-1大電流密度下，電池循環500次之后，容量保持率約為84.3%。 該團隊通過簡單的一步溶劑熱法合成了一種高結晶度的非化學計量比的立方相Cu2-xSe納米片（圖1）。以Cu2-xSe為正極組裝鎂電池在100 mA g-1下循環25次后，放電比容量達到最大222 mAh g-1，在300、500和1000 mA g-1下，放電比容量分別可保持為182、166和155 mAh g-1，表現出優異的倍率性能（圖2）。此外，該工作從正極和負極兩方面對電池經歷較長的活化過程給予了一定的解釋（圖2f）。具體而言，隨著Mg2+的嵌入和脫出，Cu2-xSe電極材料的尺寸會逐漸減小，而適當減小活性材料的尺寸可以有效地縮短Mg2+的擴散路徑，便于活性材料與電解液充分接觸，從而使容量增加。對于Mg負極來說，電解液中具有腐蝕性的氯離子會腐蝕Mg負極表面的氧化物等鈍化層，從而使Mg負極表面暴露出更多具有活性的金屬鎂表面，從而利于容量的提升和穩定。最后，通過非原位表征技術（包括XRD、XPS、TEM和EDX等）對不同充/放電狀態的電極片進行詳細表征，實驗結果表明非計量比Cu2-xSe正極材料的儲鎂機制為一種特殊的鎂/銅離子置換反應。該研究為基于可逆離子置換反應機制的新型高性能多價離子電池電極材料的設計提供了新的思路。

本發明屬于無機／有機納米復合材料技術領域，具體涉及一種納米 SiO2／硼酚醛樹 脂納米復合材料及其制備方法。本發明采用了溶液共混法和超聲波輔助分散法相結合， 確保納米顆粒在復合材料中得到納米級分散；納米 SiO2表面經過處理，使納米 SiO2與基 體樹脂硼酚醛樹脂之間形成了良好的界面，可以充分發揮出納米 SiO2、硼酚醛樹脂的優 點。本發明的目的在于通過合理的工藝控制，制備出納米 SiO2含量不同的硼酚醛樹脂納 米復合材料。利用納米 SiO2的剛性、耐磨性、熱化學穩定性和硼改性酚醛樹脂的良好的 力學性能、耐熱性和耐燒蝕性等優點，制備出的納米 SiO2／硼酚醛樹脂納米復合材料可 廣泛用于高溫制動摩擦材料、耐燒蝕材料、特種結構材料、防熱材料等眾多領域。 

（1）能夠實現在復雜的管道內的行走和檢測，且對管道表面要求較低，能夠實現自適應運動模式。 （2）能夠適應一定尺寸范圍內的管道測量，同時可以在惡劣的管道情況下進行繞管道一圈穩定行走。 （3）在一定情況下可以完成水下的檢測作業。 （4）能夠實現在線準確測量管壁厚度、裂縫深度及范圍及其他管壁質量缺陷，可以實現離線保存功能。 （5）能夠解決目前管道等特殊環境下普通測厚方法無法進行厚度測量及管壁質量預測的問題； （6）采用永磁技術，能夠實現無源測量，可避免因為電源失電而導致測量失誤的問題。

成果描述：項目于2012年國家立項（教育部）作為創新創業計劃，并資助十萬元；同年七月榮獲大學生科技“挑戰杯”四川省大學生創業計劃競賽一等獎；十一月國家科技部組織在上海參加“首屆中國創新創業大賽 獲得全國百強 ”獎；年底國家知識產權局授予四項專利權。 該項目是四川大學自主開發的具有國際先進水平和我國自主知識產權的環保型高科技節能產品。“超輕質復合材料CNG氣瓶技術”研制團隊的部分成員是唯一參加建設、生產過幾年輕質復合材料CNG氣瓶的團隊；該項目是針對目前為減少城市污染而大力發展的壓縮天然氣汽車研制的一種高科技配套關鍵產品-氣瓶，屬于高性能復合材料產品。這類氣瓶是融各類內襯的密封性和復合材料的可設計性，高強度，輕重量的特點為一體,大幅度減輕了氣瓶重量,又保證承壓能力以及使用期間的疲勞壽命；國際上只有少數工業發達國家才具有研究開發生產能力。 全塑料復合材料氣瓶已經過廣泛的設計、試驗和現場的使用試驗結果也已證實；這種容器設計可以在汽車運行的環境和條件下安全地工作。全塑料復合材料氣瓶是安全的，耐疲勞的，其重量輕和價格之間是相匹配的；目前，這類氣瓶己得到世界上廣泛的承認和接受，在許多領域內市場正在迅速增加，特別是在各類公共汽車上的應用，分外受到人們的重視和歡迎。這類超輕質復合材料氣瓶不僅用于燃氣汽車的燃料容器，而且還廣泛用于消防，醫院以及宇航，井下作業人員的呼吸器，今后將逐步全面替代原有的鋼質氣瓶和復合二代瓶，市場需求量很大，前景廣闊。產品具有極高的經濟效益和社會效益，是我國未來最具商業價值的項目，也是國際上正在研究和發展的一類重要高技術產品。 項目采用高密度塑料作內膽，并用計算機控制實現自動化生產；配有調整氣瓶成型軌跡和控制機械性能的全套計算機輔助設計軟件，可生產多種規格與品種的產品；生產效率高，產品質量穩定，技術成熟可靠；該技術是一個綜合應用專利技術和專項技術，建成后的裝備及生產技術達到或超過國際先進水平。發展燃氣汽車的關鍵設備就是裝天然氣的氣瓶；氣瓶的質量直接關系到燃氣汽車運行的安全與成本高低。 目前，國內尚無企業涉足，市場無此類超輕質復合材料CNG氣瓶銷售；而國外這類輕質復合材料CNG氣瓶賣價（1～2）萬元/只，價格非常昂貴。國內投資一條生產線僅需2400萬元專用和輔助設備，廠房3000㎡，產值2.5～4 億元，利稅2～2.6億元。超輕質復合材料CNG氣瓶（CNG4)樣品在四川大學產業科研院里展出，歡迎參觀咨詢；市場前景分析：該產品用于儲存天然氣、煤氣、石油液化氣、氧氣、氫氣等各種氣體的儲存；廣泛用汽車工業、船、潛水、消防、醫藥、民用、國防、航空、航天等領域，還可出口國外；主要用于汽車工業集團為新生產汽車配備原裝氣瓶及城市原有公共汽車和出租汽車的氣瓶改裝。 超輕質復合材料CNG氣瓶的性能指標居國際同類產品先進水平，采用高強度高模量纖維；生產成本低，與國外氣瓶相比有很強的性能價格比優勢，產品的競爭優勢明顯；產品具有極高的經濟效益和社會效益，是我國未來最具商業價值的項目，也是國際上正在研究和發展的一類重要高技術產品。 國際上只有少數發達國家才具有研究開發生產的能力。這類輕質復合材料氣瓶不僅用于燃氣汽車的燃料儲存，而且還廣泛用于消防、潛水、醫療、宇航、以及井下作業人員的呼吸器等等，市場應用前景十分廣闊。 近年來，隨著超輕質復合材料氣瓶材料的成本降低，使得超輕質復合材料CNG氣瓶在國內外備受青睞，尤其在轎車、大巴和公交車上的應用極具競爭力。 2014年11月我們調研了全國主要汽車制造集團總部，并與他們交流進行市場合作；如鄭州宇通集團、第二汽車制造集團、中國重型汽車制造集團、四川客車集團、成都蜀都客車等公司，并與他們進行了交流；通過交流進行市場合作，我們將根據他們生產的汽車空間來設計氣瓶的容量和尺寸大小，我們再按這些汽車制造廠的要求進行設計、生產，滿足用戶的要求；他們都表示產品出來后將優先選用這類氣瓶； 我們看到和了解到鄭州宇通客車一輛大巴要安裝十一個鋼瓶，中國重型卡車一輛要安裝十二個鋼瓶，蜀都客車要安裝六個以上二代或鋼瓶，二汽集團的50萬輛轎車和與重慶長安公司合作生產的50萬輛面包車也都要安裝CNG氣瓶；了解到各種類汽車都是安裝的鋼瓶或復合二代瓶；船用的氣瓶也是安裝的鋼瓶或復合二代氣瓶。 通過全國主要汽車制造集團總部的調查和國家有關統計部門的資料介紹，國內每年需求氣瓶量超過三百萬支以上；根據國家“一帶一路”發展戰略，國外沿線六十多個國家的市場需求量將是很大的；可見國內、外市場需求量十分巨大，前景廣闊。與同類成果相比的優勢分析：超輕質復合材料CNG氣瓶與鋼制氣瓶相比，超輕質復合材料CNG氣瓶具有比強度高、重量輕（是鋼瓶的1/5）、安全減震性好等優點，這類氣瓶綜合了復合材料的高比強度、可設計性以及內襯的良好氣密性、優良的耐蝕性等諸多優點，使其達到高承壓能力、高疲勞壽命、質輕、耐腐等優良性能的完美結合。超輕質復合材料CNG氣瓶具有耐高壓（25MPa），容積大（50L～400L），重量輕（同容積和同壓力下，S玻纖氣瓶為鋼瓶重量的60%，碳纖氣瓶為鋼瓶重量的35%,高分子材料纖維氣瓶為鋼瓶重量的1/5），可有效減少動力損失；耐腐蝕性能好，因氣瓶采用塑料內膽，天然氣中的硫化氫氣體和水分對內膽無腐蝕；安全性能高，因內膽無腐蝕，從根本上消除了氣瓶爆炸誘因（硫化氫應力腐蝕）；疲勞壽命長，產品經過循環15000次無泄漏，且玻璃鋼耐侯性能比鋼強，產品設計使用壽命為15年；可設計性強，可根據不同車型生產出不同規格，材質的氣瓶，滿足不同用戶的需要；抗凍及耐瞬時高溫燒蝕；防爆性能好，使用安全可靠，危險性小等特點。 該CNG氣瓶比強度高，可提高汽車的有效載荷，增加行駛里程。僅這一點就非傳統材料的氣瓶所能及。 破損安全性好，超輕質復合材料CNG氣瓶中有大量的玻璃纖維，每平方厘米上的玻纖多至幾萬根。從力學觀點上看，是典型的靜不定系。當超輕質復合材料CNG氣瓶萬一超載并且少量纖維斷裂時，其載荷會迅速重新分配在未破壞的纖維上，這在短期乃至相當一段時間內不致使構件喪失承載能力。如槍擊試驗，在距氣瓶50m 處，分別以7.62mm、12.7mm高射機槍、53式沖鋒槍、1.7mm穿甲燃燒彈、30m全爆彈對充滿高壓氣體的復合材料CNG氣瓶進行實彈射擊。實彈射擊時，容器被擊中后，瞬間起火，片刻自熄。高壓氣體從彈孔噴出，引起氣瓶彈跳、竄動，甚至飛出幾十米外。但子彈孔無擴孔現象，僅比子彈略大，無碎片。復合材料CNG氣瓶本身對周圍的破壞力僅是瓶體的撞擊力，這可通過以合適夾具固定氣瓶予以避免。不言而喻，鋼氣瓶爆破殺傷力就大得多了。 減振性好，超輕質復合材料CNG氣瓶中的纖維與基體界面具有吸振能力，故震動阻尼甚高，抗聲振疲勞性亦佳。對超輕質復合材料CNG氣瓶進行常溫爆破、高低溫爆破、溫度交變試驗、疲勞試驗、荷載振動試驗、荷載墜落、濕強度試驗、長期充氣儲存試驗，試驗結果與氣瓶多年在不同環境下使用的情況是令人滿意的。

南開大學劉陽研究員與天津醫科大學康春生教授合作在國際知名學術期刊NanoLetters（DOI:10.1021/acs.nanolett.8b03644）上發表文章，提出了一種新型的納米復合材料（NC-KLVFF），可有效清除Aβ毒性寡聚體，并減輕Aβ誘導的AD小鼠的神經毒性。該納米復合材料為表面集成有Aβ捕捉肽（KLVFF）的小粒徑納米顆粒（圖2b，14±4nm）。這種納米復合材料將KLVFF通過原位聚合交聯在血清蛋白質分子表面（圖2a），與Aβ共培養可顯著改變Aβ寡聚體的形貌，進而形成Aβ/NC-KLVFF納米團簇而不是Aβ寡聚體。隨著病理性Aβ寡聚體的減少，納米復合材料減輕了Aβ誘導的神經元損傷，并恢復了腦內小膠質細胞吞噬Aβ的能力，最終保護了海馬神經元免受凋亡。研究人員考察了NC-KLVFF在減輕神經毒性和促進小膠質細胞清除方面的作用。實驗結果表明NC-KLVFF通過與Aβ作用形成納米團簇體，顯著減輕了Aβ對神經元細胞膜的黏附，進而減小了對神經元的損傷（圖3a,b）。在小膠質細胞對Aβ的吞噬實驗中，也觀察到Aβ/NC-KLVFF納米團簇體展現出更易被內在化的特點（圖3c,e）。

本發明公開了一種基于離散元的單向增強復合材料代表性體元的生成方法，屬于復合材料仿真以及數值模擬技術領域。該方法包括以下步驟：給定ＲＶＥ的幾何尺寸、纖維體積分數和纖維半徑，其中纖維橫截面為圓形，生成過程中將纖維視為基本的離散元，ＲＶＥ剩余部分視為基體，即可生成滿足參數的代表性體元；生成纖維的過程是隨機的，生成的纖維在空間上是周期性分布的，即纖維在代表性體元的上邊界和下邊界、左邊界和右邊界的分布規律完全一致，所生成的代表性體元不依賴纖維的預先分布和排列，能夠得到纖維體積分數很大的代表性體元。

量子材料科學中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展，觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件，器件結構如圖A所示。器件左側Pt電極通過熱方法來注入磁振子，右側Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸的磁振子。在二維反鐵磁MnPS3中，實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測端距離的增加，探測到的非局域信號表現出e指數衰減的形式，跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎上，他們還系統研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質散射效應導致的。 二維材料中的磁振子輸運實現為二維磁性材料在磁振子電子學的應用與發展奠定了基礎，也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結構示意圖。（B）自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關系，與理論預言的e指數衰減吻合。（C）磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關系。