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다중 푸아송비 메타물질
대표 URL https://doi.org/10.1038/s41467-022-28696-9
작성자 관리자 게시일 2022.03.25 조회수 84

다중 푸아송비 메타물질

 

양의 강성, 푸아송비를 갖는 재료를 설계하여 쓰임에 따라 구조의 등가 물성(강성, 푸아송비)이 음수나 0이 되도록 하는 기계적 메타물질에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이중 변형크기에 따라 푸아송비가 음-양으로 변화하는 메타물질은 고관절 임플란트, 밴드 같은 의료분야 뿐만 아니라 액츄에이터, 센서 등 여러 분야에서 필요로하는 기술이다. 미국 UCLA 연구팀은 이러한 수요에 발맞춰 변형크기에 따라 푸아송비가 변화하는 메타구조를 제안했다. 제안된 메타구조는 양의 푸아송비를 갖는 Inward facing beam 구조와 잘 알려진 음의 푸아송비를 갖는 벌집 형상을 접목하여 단위구조를 설계하였다. 또한 단위구조 내부에 6개의 Hard stop(일정 크기 이상의 변형을 막는 구조)를 포함하고 있다. 설계된 단위구조는 압축과 팽창 두 변형모드에서 변형크기에 따라 푸아송비가 변화한다. 연구팀은 단위구조 설계를 위해 이론모델을 만들어 설계 파라미터 입력 시 변형 모드와 푸아송비를 계산하였다. 이를 수치해석 결과(선형 재료와 비선형 재료) 뿐만 아니라 실험결과와 비교하였다. 또한 단위구조를 2D에서 3D로 확정하고 해당 결과도 제시하였다. 제안된 연구는 푸아송비 조절을 필요로 하는 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

 

출처: Farzaneh, A., Pawar, N., Portela, C. M., & Hopkins, J. B. (2022). Sequential metamaterials with alternating Poisson’s ratios. Nature communications13(1), 1-9.

[담당자: 이재화(jaehwalee@kimm.re.kr, 7462)]

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