Ny algoritme kan hjælpe med at forbedre design af cellulære materialer

Ny forskning offentliggjort i Videnskabelige rapporter har afsløret, at en enkel, men robust algoritme kan hjælpe ingeniører med at forbedre designet af cellulære materialer, der bruges i en række forskellige anvendelser lige fra forsvar, biomedicinske til smarte strukturer og rumfartssektoren.

Den måde, hvorpå cellulære materialer vil fungere, kan være usikker, og derfor kan beregninger, der hjælper ingeniører, forudsige, hvordan de vil reagere for et bestemt design, for et givet sæt belastninger, betingelser og begrænsninger, kan hjælpe med at maksimere deres design og efterfølgende ydeevne.

Forskningssamarbejdspartnerne ved Det Naturvidenskabelige Fakultet, Swansea University, Indian Institute of Technology Delhi og Brown University, OS., fandt ud af, at kørsel af specialiserede beregninger kan hjælpe ingeniører med at finde den optimale mikrostruktur for cellulære materialer, der bruges til en lang række formål, fra avancerede rumfartsapplikationer til stents, der bruges til blokerede arterier.

Forskningsmedforfatter Dr. Tanmoy Chatterjee sagde:"Dette papir er resultatet af et års vedvarende samarbejdsforskning. Resultaterne illustrerer, at usikkerheder i mikroskalaen kan drastisk påvirke den mekaniske ydeevne af metamaterialer. Vores formulering opnåede nye mikrostrukturdesigns ved at anvende beregningsalgoritmer, der følger naturens evolutionære principper."

Medforfatter Professor Sondipon Adhikari forklarer:"Denne tilgang gjorde det muligt for os at opnå ekstreme mekaniske egenskaber, der involverer negativt Poissons forhold (auxetic metamaterial) og elasticitetsmodul. Evnen til at manipulere ekstreme mekaniske egenskaber gennem nye optimale mikroarkitekturdesigns vil åbne nye muligheder for fremstilling og applikationer."