Cella deformata calcolata e spostamento sotto carico uniassiale. Le frecce aiutano la discussione sul meccanismo:1. I bracci che collegano gli angoli con gli anelli si muovono verso il basso. 2. Questo movimento porta ad una rotazione degli anelli. 3. Questa rotazione esercita forze sugli angoli del piano normale all'asse di spinta, con conseguente torsione complessiva della cella elementare attorno a questo asse. Credito:(c) Scienza (2017). DOI:10.1126/science.aao4640
(Phys.org)—Un trio di ricercatori con il Karlsruhe Institute of Technology in Germania e l'Université de Bourgogne Franche-Comté in Francia ha sviluppato un metamateriale che si attorciglia a destra o a sinistra in risposta a un dritto, spinta solida. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , Tobias Frenzel, Muamer Kadic, e Martin Wegener descrivono come sono arrivati al metamateriale e offrono alcune idee sui modi in cui potrebbe essere utilizzato. Corentin Coulais con l'Università di Amsterdam offre un pezzo di prospettiva sul lavoro svolto dal team (e alcuni retroscena su come l'elasticità lineare si applica a tutti i materiali e le basi della meccanica solida) nello stesso numero della rivista.
Con materiali normali, sia naturale che artificiale, l'applicazione di una forza lineare in genere provoca l'espansione del materiale ad angolo retto rispetto alla forza applicata. In questo nuovo sforzo, il trio di ricerca ha creato un metamateriale che invece si torce a destra oa sinistra.
Per creare un tale materiale, i ricercatori hanno utilizzato la modellazione numerica per ottenere una forma cubica per un'unità cellulare, quando tali unità sono state configurate insieme, la squadra ha trovato, si attorcigliavano quando veniva applicata una forza. Per testare il loro modello, il team ha stampato una struttura reale utilizzando un laser 3D. Ogni cellula, la squadra nota, è stato realizzato con anelli nelle sue facce che hanno portato ad un effetto di rotazione, con gli angoli della cella che si tirano indietro intorno a loro. I test hanno mostrato che il metamateriale potrebbe deformarsi a una velocità superiore al 2% per percentuale di accorciamento.
I ricercatori hanno scoperto che rendere le cellule più piccole e utilizzarne un numero maggiore per creare una struttura della stessa dimensione ha comportato un aumento della rigidità e una minore quantità di torsione. Questo, notano, è in netto contrasto con il modo in cui i materiali si comportano normalmente sotto la meccanica del continuo classica, dove non ci sarebbero torsioni e il grado di rigidità sarebbe normalmente indipendente dalla scala. Notano inoltre che un metamateriale con proprietà di torsione potrebbe prestarsi a un'ampia varietà di applicazioni ottiche, come nei dispositivi che guidano i campi di forza o altri tipi di onde attorno a un ostacolo.
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