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데이터 기반 비주기적 메타물질 설계를 통한 기계적 망토
대표 URL https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2122185119
작성자 관리자 게시일 2023.03.20 조회수 671

 

기계 망토는 물체 주변의 탄성 응답을 조작하여 그것들을 동질적인 주변과 구분할 수 없게 만드는 재료입니다. 일반적으로, 광학, 열 및 전기 망토를 설계하기 위해 재료 매개 변수 변환을 기반으로 하는 방법이 사용됩니다. 그러나 연속체 역학-방정식은 일반적인 좌표 변환에서 형태 불변이 아니기 때문에 기계 망토를 설계하는 데 적용할 수 없습니다. 결과적으로, 기존의 기계 망토 설계 방법은 단순한 모양의 공극에 적용하는것으로 선택이 제한되었습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Wei Chen 교수팀은 미리 계산된 대규모 유닛 셀 데이터베이스를 사용하여 비주기적인 메타물질로 구성된 기계 망토를 만들기 위한 체계적인 데이터 기반 설계 접근 방식을 제시하였습니다. 이 방법은 다양한 경계 조건, 다중 하중, 다양한 모양과 공극 수 및 다양한 균질 환경을 가진 망토 설계가 가능합니다. 망토의 형태 및 물성 분포를 동시에 최적화할 수 있습니다. 기존의 고정형 솔루션과 비교하여 전반적으로 더 나은 망토 성능을 제공하며, 전례 없는 다기능성을 제공합니다. 추가적으로 제조된 구조물에 대한 실험적인 측정은 제안된 방법의 타당성을 확인하였습니다. 교수팀의 연구는 기능 구조물의 다중 규모 설계와 관련된 계산 문제를 해결하고, 새로운 설계 시나리오에 빠르게 대응하는 데이터 기반 접근 방식의 장점을 보여줍니다. 이는 소프트 로봇 및 임플란트 설계와 같이 이질적인 물성 분포가 필요한 다른 응용분야에도 적용될 수 있습니다.

 

출처: Liwei Wang, Jagannadh Boddapati, Ke Liu, Ping Zhu, Chiara Daraio, Wei Chen, Mechanical cloak via data-driven aperiodic metamaterial design PNAS, 2022

[담당자: 원세정(sjw@kimm.re.kr, 7899)]

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