21,在comsol中根据SEM图绘制几何模型

comsol稍微难点的几何建模情况我遇到过三种
第一种是sem图拍摄的纳米岛
第二种是多个重复的纳米材料按TEM图分布
第三种是超表面中超透镜阵列建模
本文重点介绍第一种,值得注意的是第一种方法仿真实用性我觉得几乎为0,只是单纯的画出来做个示意图,但会用到一些comsol中比较有趣的功能。
首先,随机抽选一篇幸运文章(https://sci-hub.ru/10.1088/0957-4484/20/2/025703),取其图5f中金纳米岛的部分sem图如下,它下面是我对应绘制的示意图


第一步:添加插件
在开发工具,插件库下找到图像到曲线,然后添加到设置表单


然后浏览导入图片并绘制

单击图像可以看到颜色变成彩色,同时出现了一个i2m_im的函数

第二步:运用参数化曲面绘制粗糙曲面
参数化设置如下,由于只是绘制示意图而非仿真要用的几何模型,所以单位设为m,具体的xw,yw参考上一步图片的像素值给了



如果对上面的z栏的表达式感到困惑,可以在下面找到答案。直接写i2m_im(s1,s2)也OK,但会导致相邻近的颗粒相互粘连的比较厉害,因为对图片处理成i2m_im时会有一个插值过程。

第三步,对粗糙表面进行更细致的处理,使其美观






关掉透明显示,最终效果如下

note:如果想用此方法仿真粗糙表面对光照射物体产生的影响,除非基底与粗糙表面上的突起物是同一种材料还有点戏。倘若如上图基地是玻璃,突起的黄色是金纳米颗粒,那几乎没戏。
最后,前文说的第二种和第三种还是有仿真实用性的。
如下,是第二种情况,一堆金纳米棒根据TEM图摆放

当然,如果不要按TEM来,要随机三维摆放也ok,如下

至于第三种情况,超透镜阵列的几何绘制,需要在comsol中编写含for循环的代码才行。
上面是论文中的SEM图,下面是comsol的绘制结果,这么多纳米柱的三维comsol仿真电脑是跑不动的,二维的话还可以试一试。




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