Célula deformada calculada e deslocamento sob carregamento uniaxial. As setas ajudam na discussão do mecanismo:1. Os braços que conectam os cantos com os anéis se movem para baixo. 2. Este movimento leva a uma rotação dos anéis. 3. Esta rotação exerce forças sobre os cantos do plano normal ao eixo de impulsão, resultando em uma torção geral da célula unitária em torno deste eixo. Crédito:(c) Ciência (2017). DOI:10.1126 / science.aao4640
(Phys.org) —Um trio de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe na Alemanha e da Université de Bourgogne Franche-Comté na França desenvolveu um metamaterial que se torce para a direita ou para a esquerda em resposta a uma reta, empurrão sólido. Em seu artigo publicado na revista Ciência , Tobias Frenzel, Muamer Kadic, e Martin Wegener descreve como surgiu com o metamaterial e oferece algumas idéias sobre as maneiras como ele pode ser usado. Corentin Coulais com a Universidade de Amsterdã oferece um artigo em Perspectiva sobre o trabalho realizado pela equipe (e algumas informações sobre como a elasticidade linear se aplica a todos os materiais e a base da mecânica dos sólidos) na mesma edição do jornal.
Com materiais normais, sejam naturais ou artificiais, a aplicação de uma força linear normalmente faz com que o material se expanda em um ângulo reto em relação à força aplicada. Neste novo esforço, o trio de pesquisa criou um metamaterial que, em vez disso, gira para a direita ou para a esquerda.
Para criar tal material, os pesquisadores usaram modelagem numérica para chegar a uma forma cúbica para uma unidade de célula - quando essas unidades foram configuradas juntas, a equipe encontrou, eles torceriam quando uma força fosse aplicada. Para testar seu modelo, a equipe imprimiu uma estrutura real usando um laser 3-D. Cada célula, as notas da equipe, foi feito com anéis em suas faces que levaram a um efeito rotacional, com os cantos da célula recuando em torno deles. Os testes mostraram que o metamaterial pode deformar a uma taxa de mais de 2 por cento por porcentagem de encurtamento.
Os pesquisadores descobriram que tornar as células menores e usar um número maior delas para criar uma estrutura do mesmo tamanho resultava em um aumento na rigidez e em uma menor quantidade de torção. Esse, eles notam, está em nítido contraste com a forma como os materiais normalmente se comportam sob a mecânica clássica contínua - onde não haveria torção e o grau de rigidez normalmente seria independente da escala. Eles observam ainda que um metamaterial com propriedades de torção pode se prestar a uma ampla variedade de aplicações ópticas, como em dispositivos que orientam campos de força ou outros tipos de ondas em torno de um obstáculo.
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