可编程力学超材料：几何的作用

我们通过实验和数值研究几何对双孔超材料（biholar metamaterials，由两种交替尺寸圆孔图案化的准二维橡胶板）力学的精确作用。我们最近展示了这些超材料对单轴压缩的响应可通过其横向约束进行编程$^1$。特别地，存在约束应变$\varepsilon_x$的范围，在此范围内，在压缩应变$\varepsilon_y$的某个范围内，抗压缩性变得非平凡——非单调或滞后的。这里我们展示表征图案化这些超材料的孔隙率和孔尺寸比的无量纲几何参数$t$和$\chi$如何在很宽范围内显著调节这些范围。我们研究了$t$和$\chi$变大时的极限情况，并讨论了那里出现的新物理。远离这些极端极限时，感兴趣应变范围随孔隙率的变化是平滑的，但随尺寸比的变化在低$\chi$处表现出从双孔到单孔（等尺寸孔）行为的跨接，这与纯单孔超材料中的弹性失稳有关$^2$。我们的研究为针对特定应用定制可编程双孔超材料的理性设计提供了精确指导，并指出最广泛的可编程性出现在$t$和$\chi$均为中等取值时。