Nye kirigami-inspirerede modeller forudsiger, hvordan nye metamaterialer opfører sig

Metamaterialer er kunstigt strukturerede materialer, der udviser egenskaber, der ikke findes i naturen. De har potentialet til at revolutionere en bred vifte af applikationer, fra optik til elektronik til medicin. Det kan dog være en udfordrende opgave at designe metamaterialer med specifikke egenskaber.

Forskere ved University of California, Berkeley, har udviklet en ny måde at forudsige metamaterialers adfærd. Deres tilgang er baseret på kirigami, kunsten at skære papir i indviklede mønstre.

Kirigami-mønstre kan bruges til at skabe strukturer, der er både stærke og fleksible. Dette skyldes, at nedskæringerne i papiret tillader materialet at deformere på bestemte måder, mens det stadig bevarer sin overordnede form.

Forskerne indså, at kirigami-mønstre kunne bruges til at skabe metamaterialer med lignende egenskaber. Ved omhyggeligt at designe snittene i materialet kunne de kontrollere, hvordan metamaterialet ville deformeres og interagere med lys eller andre elektromagnetiske bølger.

For at teste deres teori skabte forskerne en række kirigami-inspirerede metamaterialer. De fandt ud af, at disse metamaterialer udviste en bred vifte af egenskaber, herunder negativ brydning, tilsløring og superledning.

Forskernes resultater kan føre til udviklingen af ​​nye metamaterialer med endnu mere eksotiske egenskaber. Disse metamaterialer kan have anvendelser inden for en række forskellige områder, herunder sundhedspleje, energi og transport.

Sådan fungerer Kirigami-inspirerede modeller

Kirigami-inspirerede modeller fungerer ved at repræsentere metamaterialet som en række indbyrdes forbundne fjedre og masser. Fjedrene repræsenterer materialets elastiske egenskaber, mens masserne repræsenterer dets inerti.

Ved omhyggeligt at designe arrangementet af fjedrene og masserne kan forskerne kontrollere, hvordan metamaterialet vil deformeres og interagere med lys eller andre elektromagnetiske bølger.

For eksempel kan et metamateriale med et negativt brydningsindeks skabes ved at arrangere fjedre og masser på en måde, der får lysbølgerne til at bøje i modsat retning af normalen. Dette kunne bruges til at skabe tilsløringsenheder, der gør objekter usynlige.

Anvendelser af Kirigami-inspirerede metamaterialer

Kirigami-inspirerede metamaterialer har en bred vifte af potentielle anvendelser, herunder:

* Sundhedspleje: Metamaterialer kunne bruges til at skabe nyt medicinsk udstyr, såsom implantater og sensorer, der er stærkere og mere fleksible end traditionelle materialer.

* Energi: Metamaterialer kunne bruges til at skabe nye solceller og batterier, der er mere effektive og billigere at producere.

* Transport: Metamaterialer kunne bruges til at skabe nye køretøjer, der er lettere og mere brændstofeffektive.

De potentielle anvendelser af kirigami-inspirerede metamaterialer er uendelige. Efterhånden som forskere fortsætter med at udforske disse materialers egenskaber, kan vi forvente at se endnu flere innovative og banebrydende applikationer i fremtiden.