Lo sviluppo dei metamateriali ausiliari

All’inizio la stampa 3D era ampiamente governata da materiali termoplastici come ABS e PLA, l’elenco dei materiali oggi è ampio – alcuni sono selvaggiamente alternativi al cioccolato e alla canapa – e le scelte continuano a crescere.

I metamateriali consentono ai ricercatori di creare su un livello ancora più elevato e le continue falcate possono cambiare il modo in cui numerose applicazioni vengono prodotte in futuro. I recenti lavori dei ricercatori di Pechino, discussi nel ” Meccanismo di deformazione di innovativi metamateriali chirali 3D “, esplorano l’importanza dei materiali artificiali che possono essere microstrutturati per includere proprietà non disponibili naturalmente. Esaminano anche i meccanismi di deformazione, per includere:

Deformazione di rotazione spaziale uniforme
Dirottamento a trazione
Estensione della trazione diretta
Meccanismi di deformazione dei metamateriali chirali 3D
Concorrenza di meccanismi di deformazione tra vari tipi
(a-d) viste xy, yz, zx e stereo di metamateriali chirali-chirali-antichirali fabbricati; (e-h) xy, yz, zx e vista prospettica di metamateriali chirali-anticichirali-anichirali fabbricati.
I metamateriali chirali esplorati dal team di ricercatori offrono un forte potenziale per la progettazione con una varietà di punti di forza e densità, metamateriali sonori, metamateriali elettromagnetici, metamateriali ottici e altro ancora. Il documento di ricerca entra nei dettagli riguardanti le qualità in espansione dei metamateriali ausiliari, insieme alle loro proprietà meccaniche “potenziate”.

“I materiali ausiliari possono essere applicati per progettare strutture multifunzionali innovative, come: armature corporee, materiale di imballaggio, ginocchiere e gomitiere, materiale resistente agli urti e stracci in spugna. Secondo le relazioni geometriche della cellula di unità ausiliaria, ci sono principalmente tre tipi di materiali ausiliari: materiali rientranti, materiali rigidi a rotazione quadrata e strutture chirali “, affermano i ricercatori.
Una struttura chirale è una struttura che non può essere separata in due metà identiche. Un buon esempio è quello di un filamento di DNA. I ricercatori sottolineano che altri materiali chirali naturali sono quelli di petali di fiori e steli che si arrampicano in modo contorto, così come “viticci e foglie contorte”.

“A causa della loro mancanza di simmetria a specchio, i metamateriali chirali hanno recentemente permesso di ottenere numerosi fenomeni notevoli, come l’indice di rifrazione negativo, la luce superchirale e l’uso come polarizzatori o rivelatori circolari a banda larga”, affermano i ricercatori.
Le viste xy, yz, zx e stereo dei metamateriali chirali-chirali-antivirali in 3D (a, b, c) e (d) chirali-chirali-antivirali; (e, f, g) e (h) metamateriali chirale-antichirale-antichirale.
Con la stampa 3D, le strutture chirali possono essere fabbricate con funzionalità ancora maggiori in applicazioni come l’elettronica. Nell’ambito di questo studio di ricerca, il team si è concentrato sui metamateriali chirale-antichirale-antichirale e chirale-antichirale-antichirale. Tipo A e Tipo B sono stati stampati in 3D su una stampante 3D SLS presso BMF Material Technology, Inc. nella provincia cinese di Guang Dong.

Il nylon è stato valutato prima dell’inizio dei test di compressione:

“In totale, vengono fabbricati 5 campioni di trazione uniassiali e vengono eseguiti esperimenti di trazione uniassiali su una macchina Instron®5985 con una velocità di spostamento di 1 mm / min. Infine, il modulo elastico medio dei 5 campioni di trazione fabbricati è: E s  = 1021,00 MPa, dove la deviazione del modulo è: ± 0,75 MPa e la deformazione finale media del materiale è ε max  = 0,16 “, ha dichiarato il ricercatori.
I ricercatori hanno quindi utilizzato test di compressione, rilevando:

Forza di carico
Immagini di spostamento
Immagini di deformazione
Lo sforzo assiale e lo stress da compressione sono stati creati mentre i ricercatori hanno lavorato per ridurre al minimo l’attrito. Oltre a ciò, hanno continuato a simulare la deformazione e quindi a confrontare tutti i risultati.

“Con il progresso delle tecniche di micro e nanotecnologia, i metamateriali chirali 3D proposti mostrano prestazioni promettenti per le future applicazioni industriali, come: nano vetro metallico chirale con indurimento esteso e grande duttilità, metamateriali di assorbimento acustico e di attenuazione delle vibrazioni, strutture di morphing, metamateriali ottici chirali, attuatori a memoria di forma e dispositivi biomeccanici “, hanno concluso i ricercatori.

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