基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法技术

本发明专利技术公开一种基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法，该方法可以实现通过力电耦合效应来控制生长软组织的自组装方法，所述方法包括将生长前后的软组织的几何特征模型化，进而得到生长前后的残余应力和电场强度；对于生长前后的残余应力和电场强度进行稳定性分析，获得满足增量平衡方程的模态，进而可以实现通过外部电场和机械力场实现指导调控生长自组装。本方法可以被广泛应用在软体机器人设计制造，生物医学研究，以及临床假体移植等科学及应用领域。

Self-assembly method of soft material growth based on nonlinear coupled growth model

【技术实现步骤摘要】
基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法
本专利技术涉及软组织自组装领域，具体涉及一种基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法。
技术介绍
生物体的生长和重塑最基本和必要的生物活动之一，不仅赋予了生物体的多样性而且确保了很多生物体的正常的生物功能和自修复过程。广为人知的是生物遗传信息，化学刺激以及营养物质等因素控制着生物体的生长和修复过程。不过也有很多实验证实了外部分力电等物理场因素也能够影响生物体的生长发育过程。进一步的实验也证实了生物材料例如骨骼，牙齿，皮肤，血管，胶原蛋白，弹性蛋白等都具有力电耦合效应。现阶段基于乘法分解的体生长理论，已有通过调控生物材料的初始材料的弹性参数和几何尺寸的方式来控制生长的方法提出。但是此方法的实际操作性不高，对于已有的生物组织，很难实现改变随意组织的厚度和材料参数。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法，具体包括如下步骤：S1：将生长前后的软组织的几何特征模型化，进而得到生长前后的残余应力和电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法，其特征在于，/nS1：将生长前后的软组织的几何特征模型化，进而得到生长前后的残余应力和电场强度；/nS2：对于生长前后的残余应力和电场强度进行稳定性分析，获得满足增量平衡方程的模态，进而根据模态通过力电耦合效应控制生物组织的生长以及自组装。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法，其特征在于，
S1：将生长前后的软组织的几何特征模型化，进而得到生长前后的残余应力和电场强度；
S2：对于生长前后的残余应力和电场强度进行稳定性分析，获得满足增量平衡方程的模态，进而根据模态通过力电耦合效应控制生物组织的生长以及自组装。


2.根据权利要求1所述的基于非线性力电耦合生长模型的软物质生长自组装方法，其特征在于，所述的S1具体为：
S1.1：将生长前后的软组织的几何特征模型化，进而得到生长前后的总体变形梯度F的具体形式；
S1.2：假设软组织为各向同性生长，即软组织的生长变形梯度Fg＝diag[g,g,g]，其中，g3为软组织的体积变化率；进而利用体生长模型F＝FeFg，得到材料弹性变形梯度Fe；
S1.3：对于不可压缩的各向同性材料，假设其应变能函数为Ω(Fe,g-3FgDl)，由得到生长之后的应力表达式



其中，Dl是相对于软组织生长之前的构型下的电位移张量，为弹性变形的左柯西格林张量，D为相对于软组织生长之后的构型的电位移张量，Ωi为应变能函数对第i张量不变量的偏导数，p为拉格朗日乘子，I1为右柯西格林张量的第一张量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕朝锋，杜洋坤，陈伟球，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33