Generation of adaptive cellular structures to surfaces with complex geometries using Homotopy functions and conformal transformation
资源的最佳利用促使工程界在其结构设计中采用受控的材料分布，通常依赖于蜂窝和晶格多孔结构。在这项研究工作中，实现了一种计算方法来生成符合复杂几何形状的表面的多孔晶格结构。该方法允许解决在工程应用中集成具有复杂宏观几何形状的蜂窝结构的问题。本报告中显示了曲面变换的示例。此外，一个应用模型示出的力学性能上的转换的影响进行了分析。
2022-07-13 cond-mat.mtrl-sci math.GN
Iron Intercalated Covalent-Organic Frameworks: First Crystalline Porous Thermoelectric Materials
共价有机骨架（COFs）是设计功能分子材料的有趣平台。在这里，我们提出了一个计算研究的基础上范德华色散校正的混合密度泛函理论计算分析的材料性能的环硼氧烷连接和三嗪连接插层COFs。研究了Fe原子对插层COFs费米能级附近电子能带结构的影响。通过态密度（DOS）计算分析了这类插层COFs的材料特性。我们预测，COFs的电子性质可以通过在其结构中的两个有机层之间添加Fe原子来微调。这种新型COFs有望成为热电材料。这些插层COF提供了一种新的策略，以高度可控和可预测的方式在刚性多孔网络内创建热电材料。
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Yield criterion and finite strain behavior of random porous isotropic materials
基于快速傅立叶变换方法，研究了含随机分布初始球形孔洞的各向同性弹塑性材料的力学响应。在恒定应力三轴度的数值极限分析模拟允许确定屈服面，特别是导致聚结/不均匀屈服开始的代表性体积元素尺寸的确定。此外，观察到两种不同的合并制度，不同的剪切的存在。屈服面被认为是一致的，在文献中提出的两个模型的组合，一个GTN型模型校准均匀屈服的随机多孔材料和一个不均匀的屈服模型占合并或不剪切。有限应变模拟不同的硬化模量和轴对称加载条件下的应力三轴确认RVE的存在，直到发病的不均匀屈服。聚结应变被发现是显着较小的随机多孔材料比周期性分布的空隙。最后提出了一个均匀化模型，定量再现了各向同性弹塑性材料的行为，包含随机分布的孔隙有限应变。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
PolySilicate Porous Organic Polymers (PSiPOPs), a new family of porous, ordered 3D reticular materials with polysilicate nodes and organic linkers
本研究提出以官能化D4R球硅酸盐为节点、烷二醇为连接体的PSiPOPs，实现有序三维多孔网状材料合成，并通过固态NMR晶体学等验证其结构、稳定性与介孔特征。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Physics-Informed and Knowledge-Driven Generative AI for Autonomous Discovery of Porous Oxide Energy Materials: Opportunities and Challenges
New Jersey Institute of Technology (NJIT)（新泽理工学院）
本文针对多孔氧化物能源材料的自主发现问题，提出整合多维度物理信息的七层逆向设计框架与知识生成体系，为AI驱动的储能材料自主发现提供通用方案。
2026-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Porous composite with negative thermal expansion obtained by photopolymer additive manufacturing
增材制造技术是一种基于材料内部几何结构机理制备具有各种有效性能的复合材料和多孔材料的新方法。通过AM制造的材料可以快速地用于工业应用，因为它们可以容易地嵌入到目标部件中，采用与用于体材料的AM工艺相同的AM工艺。此外，多材料AM比通常的单材料AM在制备具有有效性能的材料方面具有更大的潜力。负热膨胀是通过设计由具有不同热膨胀系数的两种材料制成的复合材料而实现的代表性有效材料性质。在本研究中，我们开发了一种多孔复合材料具有平面负热膨胀，采用多材料光聚合物AM。在测量本体光聚合物的物理性质之后，通过拓扑优化设计内部几何形状，这是最有效的结构优化，在最小化热应力和最大化刚度方面。设计的结构被转换成三维STL模型，这是一个原生的数字格式的AM，并组装作为一个测试件。利用激光扫描热膨胀仪测量了试样的热膨胀。试样在室温附近清楚地显示出负热膨胀。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
The Quantum Nature in the Interaction of Molecular Hydrogen with Porous Materials: Implications for Practical Hydrogen Storage
氢（H $_2$）的储存具有经济和生态相关性，因为它可以潜在地替代基于石油的燃料。然而，H $_2$在温和条件下的存储仍然是其广泛使用的瓶颈之一。为了设计成功的H $_2$存储策略，需要在量子力学水平上对弱而难以捉摸的氢相互作用有基本的理解。在温和的压力和温度下储存的最有前途的策略之一是物理吸附。多孔材料在物理吸附方面特别有效，然而量子水平上的过程尚未得到充分研究。在这里，我们提出了量子计算来研究H $_2$与多孔材料的建筑单元的相互作用。我们报告240 H $_2$配合物由不同的过渡金属（Tm）原子，螯合配体，自旋，氧化态，和几何构型。结果表明，色散和静电相互作用是影响H $_2$与过渡金属配合物相互作用能的主要因素。对于许多相互作用位点，这些复合物中的一些的结合能在至少10 kJ/mol的范围内，这是实际H $_2$存储的这些主要要求之一。因此，这些结果是基本性质的实际H $_2$存储在多孔材料。
2019-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Maxwell-type models for the effective thermal conductivity of a porous material with radiative transfer in the voids
两相复合材料的有效导热系数有几种模型，分别是固体和分散体的导热系数。在本文中，我们概括了三个模型的麦克斯韦型（即，经典的麦克斯韦模型和两个概括，它从有效介质理论和微分有效介质理论），使所得的有效导热系数占气体空隙内的辐射传热。在高温状态下，空隙内的辐射转移强烈影响块状材料的热导率。事实上，这些模型的实用性超过经典的麦克斯韦型模型是在高温制度，他们预测，有效的导热系数的复合材料的水平在非常高的温度下，一个恒定的值（作为温度的函数），只要该材料不是太多孔，与实验一致。这种行为与忽略孔隙内的辐射转移的模型或集总参数模型形成对比，因为这种模型不能独立于其他物理现象来解析辐射转移。我们的研究结果可能是特别有用的工业和科学应用，涉及多孔复合材料内的热传递发生在高温制度。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Shock Wave Response of Porous Materials: From Plasticity to Elasticity
冲击波反应导致多孔材料中的各种特征区域。这些区域的几何和拓扑性质在实际应用中受到高度关注。通过对高温特征区域的形态学分析，研究了多孔材料受冲击后的热力学行为，其力学性质涵盖了从超塑性到弹性的广泛范围。结果表明，在冲击强度一定的情况下，含$T \geq T_{th}$的高温区总面积$A$及其饱和值随初始屈服$σ_{Y0}$的增大先增大后减小，其中$T_{th}$为给定的温度阈值$T$ .在冲击加载过程中，如果$T_{th}$和$σ_{Y0}$选择适当，则分数面积$A(t)$可显示相同的行为。在相同的$A(t)$行为下，$T_{th}$随着$σ_{Y0}$先增大后减小。在最大点$σ_{Y0M}$，冲击波贡献最大塑性功。在$σ_{Y0M}$周围，具有不同机械性能的两种材料甚至对于相同的$T_{th}$也可能具有相同的$A(t)$行为。具有较大$σ_{Y0}$的材料中的特征区域更加分散。
2010-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Redox chemistry and metal-insulator transitions intertwined in a nano-porous material
金属有机框架是与气体分离和催化相关的纳米多孔吸附剂，从空气中分离O2对于各种工业应用至关重要。金属有机框架Fe 2（DOBDC），也称为MOF 74，可以选择性地吸附O2的方式，违背了经典的图片：吸附位点要么做或不共享电子在一个长的范围。这份报告提出，然后证明现象学和计算，一个机制。电子受体O2在准一维（1D）电子给体半导体Fe 2（DOBDC）中的电荷转移介导的吸附驱动1D金属绝缘体跃迁并由1D金属绝缘体跃迁驱动，所述1D金属绝缘体跃迁使1D电子局域化或离域。这种机制与经验证据一致，并预测了一类纳米多孔半导体或金属和潜在的吸附剂和催化剂，其中化学和金属绝缘体过渡相互干扰。
2014-04-11 cond-mat.mtrl-sci
New analytic criterion for porous solids with pressure-insensitive matrix
在本文中，我们解决的问题是如何相对加权的两个不变量的塑性形变的矩阵影响的多孔金属材料的机械响应。为此，我们首先提出了一个新的各向同性潜在的描述的塑性行为的矩阵依赖于两个不变量的应变率偏量。两个不变量的相对权重由材料参数b描述。根据参数b的符号，新的塑性势要么在vonMises应变率势的内部（b <0），要么与之重合（b =0），要么在其外部.其次，利用严格的尺度放大方法，得到了新的应变率势支配的多孔固体的解析判据.分析进行拉伸和压缩轴对称加载的情况下，球形空洞的几何形状。在估计局部和整体塑性耗散时，分别不考虑简化近似。结果表明，b的值有一个激烈的影响的各个方面的机械响应。存在一个值b = b * <0such that there is almost no influence of J3 on the mechanical response of the porous solid. If the matrix is characterized by b >b*，多孔材料对拉伸载荷和J3>0的响应比对J3<0的响应软。反之亦然，b < b *。值得注意的结果是，无论参数b的值如何，多孔固体的响应都比多孔Tresca材料的响应硬。然而，取决于b的值，空隙生长或塌陷的速率可以比多孔Mises材料的速率更快或更慢。
2016-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic chemical potentials of porous metal-organic frameworks
电子在材料中的结合能是一个基本特性，它决定了大量重要的化学和物理性质。对于金属-有机骨架，该量是迄今未知的。我们提出了一个通用的方法来确定多孔金属有机框架的真空度，并应用它来获得第一电离能为六个原型材料，包括沸石，共价和离子框架。这种价带排列的方法可以解释与多孔框架的电化学，光学和电学性质有关的观察。
2014-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Soft Porous Crystals: Extraordinary Responses to Stimulation
近年来，报道的骨架材料的数量大量增加，包括现在普遍存在的金属有机骨架（MOFs）。这些材料中的许多显示出柔性和刺激响应性，即它们的结构可以响应于物理或化学刺激而经历大幅度的变化。我们在这里描述了一个工具箱的理论方法，在我们的小组和其他人，阐明这些材料的属性。我们专注于他们的行为下的机械约束，温度变化，吸附的客人分子，并暴露于光。通过在不同尺度上的分子模拟，我们现在可以探测、合理化和预测刺激响应材料的行为，从而对软多孔晶体从单胞尺度一直到整个晶体的行为进行连贯的描述。特别是，我们研究了软多孔晶体中的缺陷的影响，并开发了一种方法来研究其无序相（存在相关的无序，MOF玻璃和液体MOF）。
2019-01-21 cond-mat.mtrl-sci
A new Surrogate Microstructure Generator for Porous Materials with Applications to the Buffer Layer of TRISO Nuclear Fuel Particles
Laboratoire de Mécanique des Solides, Ecole Polytechnique, CNRS, Institut Polytechnique de Paris（固体力学实验室，巴黎综合理工学院，法国国家科学研究中心，巴黎理工学院）；Safran Tech（赛峰技术）；Department of Mathematics,Technical University of Munich（慕尼黑工业大学数学系）
本文提出了一种新型替代微结构生成器，用于生成多孔材料的微结构样本，并应用于TRISO核燃料颗粒缓冲层的模拟。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary absorption of sound in porous lamella-crystals
我们提出了一种结构化材料的设计，该材料支持完全吸收声音，具有宽带响应，并且对于任何方向的入射辐射都具有功能。由多孔薄片制成的结构被布置成低密度晶体，并由反射支撑件支撑。实验测量表明，强的全角度的声音吸收几乎为零的反射率发生的频率范围超过两个倍频程。我们表明，降低晶体填充分数增加了波的相互作用时间，是负责增强本征材料耗散，使系统更吸收更少的材料。
2013-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Entangled single-wire NiTi material: a porous metal with tunable superelastic and shape memory properties
采用自缠绕、压制和热处理的方法制备了具有超弹性和形状记忆性能的NiTi多孔材料。这里使用的通用处理路线允许产生具有可调介观结构的超弹性或铁弹性线的缠结。三维（3D）X射线显微断层扫描显示，纠缠介观结构是均匀的和各向同性的。利用光学测量的局部应变场的热机械压缩行为的纠缠进行了研究。在这里研究的所有相对密度（$\sim$ 25 - 40 $\%$）下，与超弹性丝的缠结表现出显著的宏观超弹性，即使在压缩到25 $\%$之后，大的阻尼能力、离散记忆效应以及弱的应变率和温度依赖性。与铁弹性线的缠结类似于标准的弹塑性纤维系统，在卸载后具有显著的残余应变。然而，通过加热样品获得完全恢复，证明了至少高达16%应变的大的形状记忆效应。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci
NMR studies of adsorption and diffusion in porous carbonaceous materials
多孔碳质材料具有许多重要的工业应用，包括储能、水净化和挥发性有机化合物的吸附。它们的大多数应用依赖于碳颗粒内部孔体积内的分子或离子的吸附。因此，在分子水平上了解吸附物物种的行为和性质是优化多孔碳材料的关键，但由于无序碳结构的复杂性和系统中多相的存在，这是非常具有挑战性的。近年来，核磁共振光谱学已经成为为数不多的实验技术之一，可以解决吸附物种从那些以外的孔隙网络。吸附的或“孔内”物质产生共振，与它们的游离（或“孔外”）对应物相比，共振出现在较低的化学位移处。这种屏蔽效应主要是由于在磁场存在下碳结构中的环电流而产生的，使得在吸附时观察到的化学位移差异在第一近似下与核无关。理论模型在合理化和解释这些实验观察方面发挥了重要作用。总之，实验和模拟已经使得能够获得大量关于吸附物质的吸附和扩散的信息，以及关于多孔碳吸附剂的结构和磁性的信息。在这里，我们回顾方法的发展和应用NMR光谱和相关建模在这一领域，并提供未来可能的应用和研究方向的观点。
2020-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Porous Semiconductors: Growth and Applications
大孔隙、小孔隙、有序孔隙、随机孔隙，它们都有一个功能，正如人们经常发现的那样，它们在新材料中表现出的行为在一开始并不总是预测或明显的。我开始了我的研究之旅，试图把非常薄膜到近乎完美的III-V晶体控制（光）电子特性，当我们校园里的第一个TEM显示出显着的孔生长和结构在InP近21年前，InP的电化学改性更有意义。在本文中，我将总结几个方面的研究，多孔材料和半导体，从多孔InP，导致其他多孔半导体，如硅，GAN，ZnO和氧化铟锡（ITO）的研究，周期性有序的光子晶体多孔结构和一些光学，热和电化学性能，光子晶体，研究在电池和相关的多孔结构启用或修改。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Localization of elastic deformation in strongly anisotropic, porous, linear materials with periodic microstructures: exact solutions and dilute expansions
精确解推导出的问题的二维，无限各向异性，线弹性介质包含一个周期性的晶格空隙。基体材料具有一个无限软，或一个无限硬加载方向，这诱导局部（奇异）场配置。在每种情况下，计算有效弹性模量作为孔隙率的函数。它们的稀释膨胀具有孔隙度的半整数幂，这可以与局部场模式相关。统计特性的字段，如他们的第一时刻和直方图提供，特别强调后者的奇异性。系统的行为附近的空隙紧密堆积分数也进行了研究。这项工作的结果揭示了强非线性多孔介质，最近已获得的“二阶”均匀化方法的装置，并在稀释的估计也表现出分数幂的孔隙度的相应结果。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of electrons on equation of state of porous materials
提出了一种新的多孔材料状态方程，其中明确考虑了电子的贡献。这个状态方程描述了实验观察到的多孔物质的Hugoniot的异常行为。用该状态方程计算了不同孔隙率下铜和铝的Hugoniot，计算结果与实验数据吻合较好。本EOS是有效的，在很宽的范围内的孔隙率（1至10）。电子的贡献是显着的孔隙率大于等于2。用该状态方程得到的激波和粒子速度曲线与实验数据吻合较好。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A coalescence criterion for porous single crystals
在韧性材料中可以观察到各种尺度的空隙，通常尺寸小于晶粒尺寸，导致多孔单晶材料。多孔延性（单晶）材料的两种局部变形模式已被确定，并被称为空洞生长和空洞聚结，后者的特点是相邻的空洞之间的强相互作用。提出了一个简单的半解析的多孔单晶与周期性排列的空隙合并标准，使用有效的各向同性屈服应力与各向同性材料的标准。还提出了一个扩展的合并标准，以考虑剪切相对于合并平面。有效屈服应力的定义采用单晶变形的泰勒理论，并最终依赖于平均泰勒因子的计算。可以考虑任意组的滑移系。通过与使用基于快速傅立叶变换的求解器进行的数值极限分析结果进行比较来评估聚结标准。一个很好的协议之间观察到建议的标准和数值计算结果的各种配置，包括不同的滑移系（面心立方，受阻密堆积），晶体取向，空隙形状和加载条件。空隙生长和空隙聚结之间的竞争被描述为特定的条件下，强调晶体取向和空隙晶格的强烈影响，以及它们之间的相互作用。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Performance-based screening of porous materials for carbon capture
计算筛选方法一直在加速新材料的发现，并在从电池和合金到光化学和分离过程的许多领域中部署基于它们的技术。在这篇综述中，我们专注于燃烧后的碳捕获利用多孔材料中的吸附。由于材料科学的空前发展，材料工程、分子模拟和过程建模领域的研究人员一直对使用节能变压吸附过程来寻找碳捕获的最佳材料感兴趣。最近的努力已经指向新的多尺度和基于性能的筛选工作流程的开发，其中我们能够从吸附剂的原子结构到其气体吸附的平衡和传输特性，并最终到其在实际过程中的分离性能。本文的目的是回顾这些新兴方法的现状，解释它们对材料筛选的意义，同时强调限制其在实践和工业中应用的现有陷阱和挑战。这也是本次审查的意图，以鼓励跨学科的合作，发展更先进的筛选方法。由于这个特定的原因，我们承担了一项额外的任务，即汇编和介绍基于性能的筛选工作流程的开发和操作所需的所有元素，包括有关可用材料数据库的信息，最先进的分子模拟和过程建模工具和方法，以及每个阶段所需的数据和参数的完整列表。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Laser-fabricated porous alumina membranes (LF-PAM) for the preparation of metal nanodot arrays
我们报道了一种有效的基于光子的方法来制备功能材料的纳米点阵列，独立于基底的性质。
2008-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning in Heterogeneous Porous Materials
University of Utah（犹他大学）；National Academies of Sciences, Engineering and Medicine（美国国家科学院、工程院和医学院）；U.S. National Committee on Theoretical and Applied Mechanics（美国理论与应用力学国家委员会）；Google（谷歌）；Facebook（脸书（现名Meta））
“异质多孔材料中的机器学习研讨会”汇集了应用数学、多孔介质和材料科学的国际科学界以及异质材料、机器学习（ML）和应用数学领域的专家，以确定ML如何推动材料研究。在ML和材料研究的范围内，研讨会的目标是讨论每个社区的最新技术，促进串扰和加速多学科合作研究，并确定挑战和机遇。作为最终结果，确定了四个主题领域：预测材料特性的ML，以及新材料的发现和设计，多孔和断裂介质中的ML以及时间相关现象，通过ML在非均质多孔材料中的多尺度建模，以及材料本构关系和新控制方程的发现。这次研讨会是由美国国家科学院、工程院和医学院以及美国国家理论和应用力学委员会主办的AmeriMech系列研讨会的一部分。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Hierarchical porous materials made by stereolithographic printing of photo-curable emulsions
多孔材料与从催化和过滤到组织工程和轻质结构的广泛技术相关。在多个长度尺度上控制这些材料的孔隙率通常会带来诱人的新功能和更高的效率，但受到制造挑战和对分层结构性质理解不足的限制。在这里，我们报告了一个实验平台的设计和制造的分层多孔材料，通过立体平版印刷稳定的光固化皮克林乳液。在印刷过程中，乳化树脂的微米级液滴用作软模板，用于在顺序光聚合的层内并入微米级孔隙。用于在构建阶段覆盖每一层的光图案进一步生成具有毫米级定制三维几何形状的受控孔。使用这种组合的制造方法，我们创建了具有几个数量级的机械性能可调的结构晶格和具有前所未有的多孔设计的大型复杂形状的无机物体。
2021-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultralow thermal conductivity of single crystalline porous silicon nanowires
多孔材料提供了大的表面体积比，从而提供了一个旋钮，以前所未有的方式改变基本属性。在热输运中，多孔纳米材料不仅可以通过增强声子从孔的边界散射从而减小声子平均自由程，而且可以通过降低声子群速度来降低热导率。在这里，我们建立了一个结构-性能的关系，通过测量的孔隙率和热导率的个别化学蚀刻单晶硅纳米线，使用一种新的电子束加热技术。这种多孔硅纳米线表现出极低的扩散热导率（对于43%的孔隙率，在300 K下低至0.33Wm-1 K-1），甚至低于非晶硅的扩散热导率。这种超低热导率的起源被理解为声子群速度的降低，通过测量杨氏模量以及晶体硅中有史以来报道的最小结构尺寸（小于5 nm）进行了实验验证。分子动力学模拟支持硅纳米线的热导率作为孔隙率的函数的急剧降低的观察。这种多孔材料提供了一个有趣的平台来调整声子输运，这可以在电子和纳米机电系统的功能材料的设计中是有用的。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Rational Doping Strategy of Porous Materials for Hydrogen Storage: CNTs study case
提出多孔材料理性掺杂筛选框架，并以 CNTs 为例证明 5%–6% Cu 掺杂可在近环境条件下实现可逆储氢。
2023-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Modellization of hydraulic fracturing of porous materials
本文综述了适用于无序多孔材料水力压裂过程研究的微结构裂缝扩展模型，并给出了一些基本结果。结果表明，微观结构模型表现出一定的相似性，相应的理论连续。对于简单的裂纹几何形状，这些相似性最容易证明，即，直裂纹（有限尺寸标度）。然而，甚至存在完全独立于所采用的特定裂纹结构的标度关系。此外，它表明，在凝聚/流动性能的无序可以影响裂纹的生长和由此产生的裂缝的几何形状在一个重要的方式。
2001-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Topological cell-openness index for porous materials
Institute of Mathematics of the Polish Academy of Sciences（波兰科学院数学研究所）
本文提出了一种基于测量Betti数来估计多孔材料中开放和封闭细胞比例的方法，并定义了可以替代或补充气体压汞法报告的开放细胞体积比例的细胞开放指数τ，讨论了两种测量方法之间的不匹配情况以及其如何提供关于结构的额外信息，并展示了τ与可测量物理量之间显著相关性的初始示例，还讨论了Betti曲线如何用于估计多孔结构中的特征尺寸。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equivariant Parameter Sharing for Porous Crystalline Materials
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Eindhoven Artificial Intelligence Systems Institute（埃因霍温人工智能系统研究所）
本文提出一种在架构中显式建模晶胞对称性与多孔结构的深度学习模型，用于预测多孔晶体性质，并在丝光沸石CO₂吸附热预测中验证其优于现有方法且更高效。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Structure of Extremely Nanosized and Confined In-O Species in Ordered Porous Materials
本研究结合多种光谱技术，解析了ZSM5沸石中极端纳米尺寸受限In-O物种的局域结构，同时定量了沸石外表面的In2O3微晶含量，为受限纳米物种结构研究提供了新方法。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Porosity properties of porous ceramic substrates added with zinc and magnesium material
研究了用共沉淀法制备的莫来石和锆英石混合物覆盖的陶瓷基材料，通过添加不同比例的锌和镁化合物（37%和50%）进行强化。对制备的圆柱形样品进行热处理和成型，以获得不同的孔隙率。与添加镁相比，向陶瓷基材料中添加锌导致孔隙率密度的显著增加和控制。所有材料的孔隙率进行了表征。还研究了所有颗粒的渗透性特征和吸水直至饱和的能力作为孔隙率的函数。
2020-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inorganic Graphenylene: A Porous Two-Dimensional Material With Tunable Band Gap
通过从头计算，我们调查存在的氮化硼（BN）多孔二维纳米片的可能性，这是几何相似的碳同素异形体被称为联苯碳。这种结构被称为无机石墨烯（Inorganic Graphenylene，IGP），是由Ding等人提出的多孔氮化硼（BN）结构经选择性脱氢后自发形成的。我们研究了多孔BN和IGP的结构和电子性质，结果表明，在这些结构中，通过选择性地用碳原子取代B和N原子，可以显著降低带隙，将它们的行为从绝缘体转变为半导体，从而为这类二维材料的带隙工程开辟了可能性。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Extension of the Wu-Jing equation of state (EOS) for highly porous materials: thermoelectron based theoretical model
导出了适合于研究等压路径热力学变化的热电子热力学状态方程。利用该状态方程和吴京（W-J）模型，建立了一个扩展的Hugoniot状态方程模型，该模型可以预测多孔材料的压缩行为。冲击温度，体积声速，和等熵的理论关系。这种方法的优点是能够模拟多孔金属的行为在整个范围内的压力和孔隙度的适用性，而在过去提出的方法已被限制在其适用性。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.flu-dyn
DeePore: a deep learning workflow for rapid and comprehensive characterization of porous materials
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Sharif University of Technology（沙里夫理工大学）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
DeePore是一种深度学习工作流程，用于基于二值化显微断层扫描图像快速估计各种多孔材料属性。通过结合天然存在的多孔纹理，我们生成了17700个半真实的三维微观结构的多孔地质材料的大小为256^3体素和30个物理属性的每个样品使用相应的孔隙网络模型的物理模拟计算。接下来，基于数据集训练设计的前馈卷积神经网络（CNN），以在几分之一秒内估计多孔材料的若干形态、液压、电气和机械特性。为了微调CNN设计，我们测试了9种不同的训练场景，并选择了1418个测试样本中平均决定系数（R^2）最高的一个。此外，3个独立的合成图像，以及3个现实的层析成像图像已使用所提出的方法进行了测试，并将结果与孔隙网络建模和实验数据进行了比较，分别。与实验数据相比，测试的绝对磁导率具有约13%的相对误差，考虑到直接数值模拟方法（例如格子玻尔兹曼和有限体积）的准确性，这是值得注意的。由于其无量纲方法，该工作流程与任何物理尺寸的图像兼容，并且可用于通过对扫描整个几何形状的滑动窗口的模型输出进行平均来表征大规模3-D图像。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Permeability of porous materials determined from the Euler characteristic
我们研究了随机放置的重叠单分散圆形和椭圆形颗粒的准二维多孔结构的渗透性。在微流控器件和格子玻尔兹曼模拟中的测量表明，渗透率是由导电相的欧拉特性决定的。我们得到的渗透率是独立的逾渗阈值的表达式，并在很宽的孔隙度范围内与实验和模拟数据一致。我们的方法表明，渗透率明确取决于重叠的概率的晶粒，而不是他们的形状。
2012-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topology optimization of unsaturated flows in multi-material porous media: application to a simple diaper model
提出了一种优化非饱和多孔介质中流体输运物质分布的数学方法。我们的基准问题是一个简化的尿布模型作为一个示例性的液体吸收。我们的模型有多达三种性质截然不同的材料，它们在参考配置中排列在平行层中。在这里，溶胀被忽略，并且溶胀尿布的几何形状被假定为高孔隙率的多孔介质并被处理。然后通过求解基于Richards方程的非饱和流问题来模拟渗吸过程。我们的目标是通过重新分配材料来最大限度地吸收液体。为此，执行基于密度的多材料拓扑优化（基于众所周知的SIMP模型）。非线性瞬态问题的灵敏度分析，这使得一阶优化求解器的应用。我们进行两种和三种材料的优化，并讨论了几个变量的问题设置。与参考配置相比，我们目前的设计吸收的液体高达45%。
2019-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.flu-dyn
Morphological characterization of shocked porous material
采用形态学方法研究了冲击波作用于多孔材料的复杂过程。它们表征了像温度这样的状态变量的像素化映射的几何和拓扑。揭示了它们与材料性能的相关性，并模拟了各种实验条件。数值结果表明，冲击波反应导致多孔材料中复杂的压缩和稀疏序列。总白色面积分数$A$的增加率大致给出了压缩波系列的速度$D$。当提到速度$D$时，也应该说明状态变量的相应阈值轮廓水平，如温度。当阈值轮廓水平增加时，$D$变小。在初始阶段，面积$A$随时间$t$呈抛物线增加。在以下三种情况下，$A(t)$曲线回到线性：（i）当孔隙度$δ$接近1时，（ii）当初始冲击变得更强时，（iii）当轮廓水平接近状态变量的最小值时。即使在早期的压缩波到达下游自由表面和一些稀疏波返回到目标体之后，高温区域仍可能继续增加。在高能材料的情况下... (see全文）
2009-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Filling the Gap: Atom Probe Tomography of Porous Structures Enabled by Site Specific SEMGlu Curing
针对多孔材料难以用原子探针层析成像定量表征的问题，提出一种利用电子束固化真空兼容树脂原位填充孔隙的方法，无需额外设备，并在SnSe+MXene电极上验证了其有效性。
2025-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
On the use of the IAST method for gas separation studies in porous materials with gate-opening behavior
高度柔性的纳米多孔材料，表现出例如门打开或呼吸行为，由于其假定的高吸附选择性，通常被呈现为分离过程的候选者。但是，这种观点，基于刚性材料的“经典”考虑和理想吸附溶液理论（IAST）的使用，并不一定在框架变形的存在下成立。在这里，我们重新审视一些结果，从已发表的文献，并显示如何适当纳入框架的灵活性的渗透热力学合奏大大改变的结论，相反，什么直觉和标准的IAST会产生。在所有情况下，IAST方法不能再现混合物吸附中的开门行为，并且可能高估选择性高达两个数量级。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Big-Data Science in Porous Materials: Materials Genomics and Machine Learning
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
通过将金属节点与有机连接体相结合，我们可以潜在地合成数百万种可能的金属有机框架（MOFs）。目前，我们拥有超过一万种合成材料和数百万种计算机预测材料的库。事实上，我们有这么多的材料打开了许多令人兴奋的途径，以定制一种最适合特定应用的材料。然而，从实验和计算的角度来看，我们只是有太多的材料使用蛮力技术筛选。在这篇综述中，我们展示了拥有如此多的材料使我们能够使用大数据方法作为一种强大的技术来研究这些材料并发现复杂的相关性。本文的第一部分介绍了大数据科学的原理。我们强调了数据收集的重要性，增加小数据集的方法，如何选择合适的训练集。这篇评论的一个重要组成部分是用于在特征空间中表示这些材料的不同方法。该评论还包括对不同ML技术的概述，但由于多孔材料中的大多数应用都使用监督ML，因此我们的评论重点关注监督ML的不同方法。特别是，我们回顾了优化ML过程的不同方法以及如何量化不同方法的性能。在第二部分中，我们回顾了ML的不同方法如何应用于多孔材料。特别是，我们讨论了在气体储存和分离领域的应用，这些材料的稳定性，它们的电子特性，以及它们的合成。主题的范围说明了可以用大数据科学研究的各种各样的主题。鉴于科学界对ML的兴趣越来越大，我们预计这一名单将在未来几年迅速扩大。
2020-06-08 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Earthquake-Like Avalanches in Compression of Ductile Porous Materials
地震是一种复杂的现象，其特征在于一些基本的地震规律。然而，在无序材料的脆性断裂框架下，这些普遍的标度行为，特别是临界指数，仍然是很远的理解。在这封信中，我们研究了一种非脆性材料--韧性泡沫金属玻璃--在压缩过程中的雪崩。除了弹性和无序之外，细胞结构中的应变局部化也可以引入更复杂的非弹性效应。我们发现，不同于脆性断裂，额外的剪切带相互作用导致新的雪崩动力学，成功地再现了最基本的地震定律，包括古腾堡-里希特定律，统一的标度律的等待时间，大森定律，和生产力定律。因此，我们的研究结果表明，当地的塑性滑移，也发生在自然地震活动（如应变局部化断层泥），构成了一个必要的成分，占最基本的地震规律。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Observation of anisotropic diffusion of light in compacted granular porous materials
众所周知，颗粒物质的压实可导致各向异性的力学性质。最近的工作已经证实了孔隙空间各向异性的联系，但压缩，机械性能和材料微观结构之间的关系仍然知之甚少，需要新的诊断工具。通过研究短光脉冲在压实颗粒材料中扩散传输的时间和空间特性，我们发现粉末压实也会引起光的强烈各向异性扩散。调查技术上重要的材料，如微晶纤维素，乳糖和磷酸钙，我们报告增加光学各向异性的压缩力和径向扩散常数高达1.7倍的纵向。这开辟了新的和有吸引力的路线，材料表征和压缩引起的结构各向异性的调查。此外，通过揭示各向同性扩散模型的不足，我们的观察对粉末压块的定量光谱也有重要意义（例如，药物片剂）。
2011-11-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A hybrid model for estimation of pore size from ortho-positronium lifetimes in porous materials
本文提出了一种新的模型来估计自由体积尺寸的多孔材料的基础上分析各种实验的正电子偶素（$o$ -Ps）的寿命数据。该模型是通过结合半经典（SE）物理模型，这是在大孔（孔径$R >$ 1 nm）的区域工作，与传统的陶-埃尔德鲁普（TE）模型，这是只适用于小孔区域（$R <$ 1 nm）。因此，所提出的模型，称为混合（HYB）模型，是能够顺利连接的$o$ -Ps的寿命在两个区域的孔。此外，通过引入$o$ -Ps扩散概率参数（$D$），HYB模型在整个孔径范围内较好地再现了实验得到的$o$ -Ps寿命。它甚至比最新的矩形TE（RTE）和东京模型与实验数据更好的协议。特别是，通过调整$D$的值，HYB模型也可以很好地描述两组定义的实验$o$ -Ps的寿命在具有球形和通道几何形状的孔。与以往提出的模型相比，本模型的优点在于它适用于$0.2 - 400$ nm范围内的大多数不同几何形状的多孔材料。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Modeling of Shock Wave Localization in Porous Energetic Material
已知冲击波与缺陷（例如孔隙）的相互作用在高能材料的化学引发中起关键作用。采用大尺度反应分子动力学和细观流体动力学相结合的方法研究了六硝基二苯乙烯的冲击响应。为了扩展我们的模拟能力，在中尺度，包括弱冲击条件（< 6 GPa），孔隙塌陷的原子模拟被用来定义一个应变率相关的强度模型。比较这些模拟方法，使我们能够施加物理上合理的中尺度模型参数的约束。在这样做的时候，我们已经能够研究冲击波与孔隙相互作用的粘塑性材料响应的函数。我们发现，弱地震的孔隙塌陷行为与强地震的孔隙塌陷行为有着显著的不同。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Extension of the Wu-Jing equation of state (EOS) for highly porous materials: calculations to validate and compare the thermoelectron model
为了验证和验证基于W-J状态方程的热电子状态方程（EOS）模型，计算了铁、铜、铅、钨和铝等5种常用多孔金属的冲击压缩行为。该模型被用来计算Hugoniot，冲击温度，声速，和卸载等熵为这些材料和以前的计算和可用的数据进行了比较。基于这些比较，它被认为是该模型提供的信息与相应的实验和理论数据先前公布的很好的协议。这表明，新的模型可以令人满意地描述冲击多孔材料在很宽的压力和孔隙率的性质。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.flu-dyn
Porous Materials with Omnidirectional Negative Poisson's Ratio
本文提出了一种拉胀介质，由一个二维穿孔板，其中的孔是在一个重复的模式排列。穿孔的六边形布置使得介质在平面内各向同性。它示出的泊松比的负值可以实现特定值的尺寸和方向的孔。数值模拟的结果证实了实验测试，其中泊松比的每个试样检查评估从数字图像相关（DIC）技术获得的位移场。介质中的应力分布直接由光弹性图像确定。本文提出的拉胀结构易于制造，可以在一些工程应用中非常有用。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
On the use of neural networks for the structural characterization of polymeric porous materials
University of Valladolid（巴利亚多利德大学）；BioEcoUVA Research Institute on Bioeconomy, University of Valladolid（巴利亚多利德大学生物经济BioEcoUVA研究所）
针对聚合物多孔材料结构表征现有方法耗时且易受人为误差影响的问题，本文研究基于卷积神经网络的深度学习技术，通过微调Mask R CNN模型并在四类聚合物多孔材料SEM图像数据集测试，实现数秒内输出与手动方法精度相当的结果，提升效率与可靠性。
2025-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.CV
Interaction Topological Transformer for Multiscale Learning in Porous Materials
Department of Mathematics, Michigan State University（数学系，密歇根州立大学）；Physical Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory（物理科学部，太平洋西北国家实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University（电气与计算机工程系，密歇根州立大学）；Department of Biochemistry and Molecular Biology, Michigan State University（生物化学与分子生物学系，密歇根州立大学）
本文提出交互拓扑Transformer（ITT），通过交互拓扑捕获多孔材料多尺度信息，结合自监督预训练与监督微调，在吸附、输运和稳定性预测上取得最先进且可迁移的性能。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.LG
A Decade of Generative Adversarial Networks for Porous Material Reconstruction
本文综述了生成对抗网络在多孔材料重建中的十年发展，分析了GAN架构的演变和应用，总结了其在孔隙率精度、渗透率预测和重建体积方面的进步，并指出了计算效率、内存限制和结构连续性等持续挑战。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci cs.CV physics.geo-ph
Classification of FIB/SEM-tomography images for highly porous multiphase materials using random forest classifiers
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心）；Ulm University（乌尔姆大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
FIB/SEM断层扫描是电池研究和许多其他领域中表征三维纳米结构的不可或缺的工具。然而，在许多情况下会出现对比度和3D分类/重建问题，这严重限制了该技术的适用性，特别是在多孔材料上，如用于电池或燃料电池中的电极材料的那些。区分不同的组分，如活性Li存储颗粒和碳/粘合剂材料是困难的，并且经常妨碍图像数据的可靠定量分析，或者甚至可能导致关于结构-性质关系的错误结论。在这方面的贡献，我们提出了一种新的方法，通过FIB/SEM断层扫描获得的三维图像数据的数据分类及其应用NMC电池电极材料。我们使用两种不同的图像信号，即成角度的SE 2腔室探测器的信号和Inlens探测器信号，将两种信号组合并训练随机森林，即特定的机器学习算法。我们证明，这种方法可以克服现有技术的局限性，适用于多相测量，它允许定量数据重建，即使在当前最先进的技术失败，或需要大的训练集。这种方法可能会产生作为未来的研究使用FIB/SEM断层扫描的指导方针。
2022-07-28 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
A liquid metal encapsulation for analyzing porous nanomaterials by atom probe tomography
用原子探针层析成像技术分析多孔（纳米）材料是非常困难的。静电压力会加剧空隙处的应力，导致试样过早失效，而空隙附近的静电场分布会导致难以预测的畸变。在这里，我们提出了一种新的封装方法的多孔样品使用低熔点的Bi-In-Sn合金，被称为菲尔兹金属。作为模型多孔样品，我们使用单晶浮氏体直接氢还原成铁。在扫描电子显微镜的载物台上使用原位加热进行完全包封，直至约70摄氏度。样品未发生可见腐蚀或溶解。随后，在-190摄氏度的低温条件下，通过聚焦离子束铣削使样品成形。所提出的方法是通用的，可以应用于提供高质量的原子探针数据集的微孔材料。
2021-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Symmetry- and Gradient-enhanced Gaussian Process Regression for the Active Learning of Potential Energy Surfaces in Porous Materials
本文提出一种基于对称性与梯度增强高斯过程回归及主动学习的新算法，以低成本高效确定多孔材料分子势能面，并在N官能化石墨烯气体筛分等场景中验证了其性能。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Living porous ceramics for bacteria-regulated gas sensing and carbon capture
本研究开发出以分级多孔黏土为支架、经细菌定殖的工程活性多孔陶瓷，具备基因可编程的碳捕获与气体传感功能，验证了其直接捕集空气CO₂及代谢转化微量有毒气体的能力。
2024-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.QM
