研究前沿：力学超材料 | Nature Materials

今日新材料 · 公众号 · · 2024-09-25 00:00

正文

利用高度可变形材料的非线性动力学，有望开发下一代功能智能材料与器件。然而，释放这种潜力需有效的策略，从而在非线性动态范围内，空间工程构筑材料结构。

今日，哈佛大学（Harvard University）Giovanni Bordiga，Katia Bertoldi等，在Nature Materials上发文，介绍了一种逆向设计框架，以发现具有目标非线性动态响应的柔性力学超材料mechanical metamaterials。

编码所需的动态任务，主要是通过优化调控全尺寸超材料几何结构。逆向设计方法是基于完全可微分的模拟环境提供动力。通过部署这样的策略，力学超材料得以定制，并用于能量聚焦、能量劈裂、动态保护和非线性运动转换。

这种设计框架，可扩展到自主发现在不同动态任务之间切换的可重编程架构。例如，在单一架构中，对两个竞争激烈的任务（能量聚焦和动态保护）进行编码，利用静态预压缩在这些行为之间切换。

所发现的设计，经过物理实现和实验测试，证明了工程任务的稳健性。这种方法，为设计材料开辟了一条尚未开发的道路，这些材料具有定制机器人的可重新编程功能。

Automated discovery of reprogrammable nonlinear dynamic metamaterials.

可编程非线性动态超材料的自主发现。

图1: 可编程非线性动态超材料的自动化设计。

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