Команда исследователей из Техасского университета A & M и Sandia National Laboratories недавно опубликовала важное исследование по взаимосвязанным межзащитным метаматериалам (ILM) в журнале «Материалы и дизайн» под названием «Активные взаимосвязанные метасурфейсы», включенные с помощью сплавов памяти формы. В этом исследовании используются сплавы памяти в форме (SMA) и 3D -печать для разработки новой активной технологии метаматериалов с активными межкоучиваниями, которые, как ожидается, революционизируют области аэрокосмической, робототехники и биомедицинских устройств.
Исследование
Метаматериалы по взаимодействию с решетками являются новой технологией соединения, которая передает силы и ограничивает движение между соседними объектами посредством серии взаимосвязанных характерных структур. Традиционные взаимосвязанные метаматериалы, как правило, пассивны по конструкции и требуют, чтобы внешние силы устанавливали или нарушали соединения. Тем не менее, путем интеграции сплавов памяти формы, особенно никель-титановых сплавов, команда исследователей из Техасского университета A & M успешно реализовала активные взаимосвязанные решетки метаматериалы, которые могут открываться или закрываться автоматически при определенных температурах.
Методология исследования
● Исследовательская группа спроектировала и изготовлена две различные конфигурации межсочезающих решетчатых массивов метаматериалов с использованием технологии 3D-печати с почти изоатамическим ратио.
● Чтобы обеспечить качество печатных частей, исследовательская группа следовала систематической структуре оптимизации процессов, начиная с экспериментов с одним треком, поступающим аналитическими моделями и в конечном итоге построив карту осуществимости печати.
● Кроме того, исследовательская группа использовала анализ конечных элементов (FEA) для прогнозирования значений деформации, генерируемых во время цикла соединения.
Благодаря термомеханическому тестированию было обнаружено, что подготовленные сборы метаматериалов в приготовленных взаимосвязанных решетках демонстрировали чрезвычайно высокую силу блокировки в соединенном состоянии, а также полное восстановление и хорошую циклическую стабильность. Точность прогноза FEA была дополнительно проверена цифровой корреляцией изображения (DIC). Анализ оптической микроскопии показывает, что печатные детали практически не содержат дефектов с плотностью более 99,9%, что указывает на то, что технология L-PBF может эффективно изготавливать высококачественные метаматериалы сплава сплавы Ni-Ti.
(б) 3D-модель дизайна PG, изготовленная с использованием сплава нитинола, почти эквивалентного атомного масштаба;
(C) 3D -моделирование и моделирование расширенной конструктивной структуры конструкции (EA) с эквивалентным деформацией;
(D) 3D-моделирование дизайна EA с использованием почти эквивалентной атомной шкалы Ni-Ti Peord 3D-печать.
Перспективы приложения
Эта новая технология не только улучшает прочность подключения и стабильность структурных компонентов, но также предлагает новые возможности для разработки интеллектуальных, адаптивных структур. Например, в аэрокосмической промышленности метаматериалы активных взаимосвязанных решетков могут использоваться для разработки реконфигурируемых компонентов транспортного средства; В робототехнике он может обеспечить более гибкие и адаптивные суставы; А в биомедицинских устройствах он может скорректировать состояние имплантатов и протезов в соответствии с изменениями температуры тела и движения тела, что обеспечивает лучшее лечение для пациентов.
