1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
内部联通蜂窝状结构在组织工程、细胞培养、流体扩散、材料热扩散和表面科学等领域都具有十分重要的应用。采用两步刻蚀的方法，即各向异性与各向同性刻蚀相结合的方法，通过控制刻蚀参数（气体流量、释放周期、刻蚀功率、内部压强、硅材料刻蚀温度）在接近10 mm2面积上得到数量在2.2×105~9.5×105内，不同间距的硅材料内部联通蜂窝结构。电感耦合等离子体（ICP）使用的Bosch刻蚀法用于各向异性硅蚀刻，通过在氟碳等离子体下表面沉积聚合物，可以降低侧壁刻蚀效率，使结构具有垂直侧壁的高展弦比。在不施加保护气等离子体的条件下，ICP可以作为气体各向同性刻蚀设备，基于ICP的各向同性刻蚀能力相对于各向异性刻蚀具有硅刻蚀率高、可控性好、刻蚀选择性高等优点。该方法可以实现对硅基材料上的内联通蜂窝结构制备，能够精确地控制蜂窝结构的间距，均一性良好，并且可以快速大面积制备，具有步骤简单、制备周期短等优点。
各向同性刻蚀 蜂窝结构 内部联通 刻蚀速率 isotropic etching honeycomb structure interconnect etch rate 光学 精密工程
2023, 31(15): 2227
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 昆明理工大学机电工程学院, 云南 昆明 650500
3 昆明理工大学建筑工程学院, 云南 昆明 650500
为明确胞元尺寸对正六边形薄壁蜂窝结构的轴向承载与压缩性能的影响, 通过选区激光熔化制备了直径10 mm、高度15 mm、壁厚0.1 mm、填充胞元尺寸分别为1.75 mm、2.25 mm、2.75 mm和5 mm的正六边形18Ni300薄壁正六边形蜂窝试样, 通过轴向压缩分析了试样的承载能力和缓冲吸能性能。结果表明, 胞元尺寸2.25 mm以上的试样压缩时发生叠缩变形, 且随着胞元尺寸减小, 单位体积承载力和比吸能增加; 但当胞元尺寸减小到1.75 mm时, 试样压缩时发生外翻撕裂破坏, 单位体积承载力和比吸能显著下降。
选区激光熔化 薄壁正六边形蜂窝结构 静态轴向压缩 承载力 比吸能 selective laser melting thin-walled honeycomb structure static axial compression axial load capacity specific energy absorption
1 北京建筑大学机电与车辆工程学院，城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京 100044
2 中国科学院力学研究所微重力重点实验室，北京 100190
凹角结构具有优良的减振降噪特性,可以有效衰减结构振动响应，蜂窝结构具有优良的力学特性并已经较为普遍地被应用到工程之中，因此凹角蜂窝的复合结构引起了学者们的关注。本文通过对内凹蜂窝结构分形设计，构建了一种新型声子晶体模型。基于有限元方法对分形凹角蜂窝结构进行分析，计算能带结构以及振动传输特性，分析结构的负泊松比特性以及结构分形对振动带隙的影响。通过改变壁厚和内凹角度等参数，以及在分形结构顶点处填充钢材，可以更好地对某些频段振动产生抑制。结果表明：分形结构仍具有负泊松比特性，分形结构在二阶结构产生的带隙更宽，壁厚和凹角角度的增加会导致结构振动带隙向高频区域转移，填充钢材会使带隙变宽。
分形 凹角结构 蜂窝结构 带隙 声子晶体 负泊松比 减振降噪 fractal concave angle structure honeycomb structure band gap phononic crystal negative Poisson ratio noise and vibration reduction
华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
设计了一种LED汽车前大灯散热器结构, 该结构主要由一条通风管和一台无叶风扇组成.在SolidWorks软件中建立该散热结构模型, 并导入FloEFD软件进行散热仿真, 得到LED结温温度为148℃.提出在通风管中填充矩形翅片和填充蜂窝结构两种改进方案.仿真结果表明, 采用两种改进方案后LED汽车前大灯的结温温度分别下降至102.01℃和86.20℃.对填充蜂窝结构方案进行正交优化试验, 分析得出影响该系统散热性能的因素依次为: 蜂窝等效直径、蜂窝类型、填充长度、壁厚和通风管长度.按照该顺序优化参数值, 得到最优散热结构.仿真结果表明, 经过正交优化后, LED汽车前大灯的温度降为75.17℃, 进一步提高了整体结构的散热性能.最后分析了该结构的基板温度与风速的关系, 结果表明当风速低于5 m/s时, 温度随着风速的增大急剧降低, 当风速高于5 m/s时, 温度下降趋势相对缓慢.
LED散热 蜂窝结构 正交试验 汽车前大灯 温度 LED cooling Honeycomb structure FloEFD FloEFD Orthogonal experiment Car headlights Temperature 光子学报
2016, 45(11): 1122003
北京市太赫兹波谱与成像重点实验室，太赫兹光电子学教育部重点实验室，首都师范大学物理系，北京 100048
蜂窝结构在使用过程中，常见的缺陷有脱粘和积水。红外无损检测技术通过对试件主动加热，利用热像仪采集试件表面的红外辐射变化，从而检测出物体的缺陷信息。实验结果表明，蜂窝积水位置的温度要低于参考区域的温度。基于这一现象，利用Ansys有限元软件模拟了蜂窝结构的脉冲红外热成像检测过程，并与实际脉冲红外热成像用于表面下识别检测实验结果进行对比，验证了模拟结果的正确性。对蜂窝结构的积水、脱粘和积油缺陷模拟并进行对比识别，为实际实验提供理论基础。
测量 脉冲红外热成像 有限元分析 蜂窝结构 缺陷
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
将具有蜂窝内壁结构的遮光罩内的杂散光传播分解为蜂窝结构的散射、内壁等效面传播两个层次的行为。通过建立蜂窝结构的等效面各向异性反射模型，采用蒙特卡罗法模拟获得内壁等效面的双向反射分布函数(BRDF)。以此为基础，再次采用蒙特卡罗法模拟遮光罩内壁等效面的杂散光传播过程，分析了该类遮光罩的杂散光抑制特性，并讨论了蜂窝高度和涂层反射率的影响。结果表明，遮光罩内壁蜂窝结构有很好的杂散光抑制作用；蜂窝高度与边长之比δ≥1时，遮光罩的抑制能力不再变化，降低涂层反射率能够有效地增强抑制效果。
空间光学 杂散光 遮光罩 蜂窝结构 蒙特卡罗法
燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北 秦皇岛 066004
采用平面波展开法(PWM)研究了基于三角晶格、复合蜂窝晶格和改进的复合蜂窝晶格光子晶体光纤(PCF)的包层中不同层气孔和掺杂介质柱尺寸对光纤带隙的影响。结果表明,在第m层(m=1,2,3)空气孔直径改变同样大小的情况下,随着m的增大,第m层空气孔尺寸的变化对带隙的影响越来越小;通过改进光纤结构中介质柱的排列,或掺杂折射率比较大的介质,可以有效地调节或增宽光子带隙(PBG),具有改进的复合蜂窝晶格结构的光子晶体光纤可实现更宽的带隙分布。
光纤光学 光子晶体光纤 改进的复合蜂窝晶格 光子带隙 平面波展开法
中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广州 510275
通过在二维三角晶格中引入两个完全一样的介质圆柱构成了类蜂窝状结构光子晶体，并对其光子能带进行了频域计算。借助数值方法分析了介质柱位置改变对光子能带的影响，计算结果表明，这种类蜂窝状结构二维光子晶体可以产生很宽的带隙，而且在一定填充率下，可以通过调整介质柱的位置使完全光子带隙达到最大化。
光电子学 光子晶体 完全带隙 频域方法 蜂窝状结构 三角晶格
