Et metamateriale, der drejer til højre eller venstre som reaktion på lige, solidt skub

(Phys.org) – En trio af forskere med Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland og Université de Bourgogne Franche-Comté i Frankrig har udviklet et metamateriale, der drejer enten til højre eller venstre som svar på et lige, solidt skub. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , Tobias Frenzel, Muamer Kadic, og Martin Wegener beskriver, hvordan de kom frem til metamaterialet og giver nogle ideer til, hvordan det kan bruges. Corentin Coulais med University of Amsterdam tilbyder et perspektiv på arbejdet udført af teamet (og lidt baggrund om, hvordan lineær elasticitet gælder for alle materialer og grundlaget for solid mekanik) i samme tidsskriftsudgave.

Med normale materialer, hvad enten det er naturligt eller menneskeskabt, påføring af en lineær kraft får typisk materialet til at udvide sig i en ret vinkel i forhold til den påførte kraft. I denne nye indsats, forskningstrioen har skabt et metamateriale, der i stedet drejer enten til højre eller venstre.

For at skabe et sådant materiale, forskerne brugte numerisk modellering til at komme frem til en kubisk form for en celleenhed - når sådanne enheder blev konfigureret sammen, holdet fandt, de ville vride sig, når en kraft blev påført. For at teste deres model, holdet udskrev en egentlig struktur ved hjælp af en 3-D laser. Hver celle, holdet noterer, blev lavet med ringe i ansigterne, der førte til en rotationseffekt, med cellens hjørner, der trækker tilbage omkring dem. Test viste, at metamaterialet kunne deformeres med en hastighed på mere end 2 procent pr. procent af afkortning.

Forskerne fandt ud af, at at gøre cellerne mindre og bruge et større antal af dem til at skabe en struktur af samme størrelse resulterede i en stigning i stivhed og en mindre mængde vridning. Det her, de bemærker, ligger i skarp kontrast til, hvordan materialer normalt opfører sig under klassisk kontinuummekanik - hvor der ikke ville være nogen vridning, og graden af ​​stivhed normalt ville være uafhængig af skalaen. De bemærker endvidere, at et metamateriale med vridningsegenskaber kunne egne sig til en lang række optiske applikationer, såsom i enheder, der leder kraftfelter eller andre typer bølger rundt om en forhindring.

© 2017 Tech Xplore