可 3D 打印的应变率相关机械物质
软凝聚态物质
2022-07-01 v1 材料科学
摘要
机械物质（其中机械超材料和超器件是重要的子类别）正成为设计先进功能材料的主要范式。近来已展示了这些概念的多种令人兴奋的应用，从奇异的机械性能到类器件与自适应功能。然而，迄今发表的大部分研究聚焦于此类器件的准静态行为，忽视了其丰富的动态行为。最近，我们提出了一类由双束（即粘弹性双层梁）构成的应变率相关机械超材料。此类双束的屈曲方向可由所施加的应变率控制。但所提方法存在一个主要局限：以如此“强”的差异应变率相关响应 3D 打印此类双束极具挑战性。在此，我们提出一种替代方法，其仅需“弱”差异响应与合理设计的几何伪影即可控制双束的屈曲方向。我们提出了一个解析模型，描述了导致所需应变率相关屈曲方向切换的所有可能几何设计与超弹性及粘弹性性质组合的全景。我们还展示了如何利用多材料与单材料 3D 打印技术以微米和亚微米分辨率制造所提出的双束。更重要的是，我们展示了弱差异响应的要求如何消除对多材料 3D 打印的需求，因为仅需改变激光加工参数即可获得有效的差异响应。最后，我们使用相同的 3D 打印技术制造应变率相关夹持机构，作为潜在应用的展示。
引用
@article{arxiv.2206.15168,
title = {3D printable strain rate-dependent machine-matter},
author = {Shahram Janbaz and Daniel Fan and Mahya Ganjian and Teunis van Manen and Urs Staufer and Amir A. Zadpoor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.15168},
year = {2022}
}