具有由应力缓存保护的拓扑可变换软机械超材料
材料科学
2023-06-05 v1 软凝聚态物质
摘要
Maxwell 点阵超材料拥有丰富的相空间,具有呈现机械极化边缘行为和强非对称声学响应的不同拓扑态。迄今为止,Maxwell 点阵非平庸拓扑行为的演示仅限于构型锁定的整体件或可重构机械连杆。本工作介绍了一种基于广义 kagome 点阵、由形状记忆聚合物制成的可变换拓扑机械超材料(transformable topological mechanical metamaterial, TTMM)。它能够通过一种运动学策略可逆地探索非平庸相空间中拓扑不同的相,该策略将自由边对上的稀疏机械输入转换为双轴全局变换,从而切换其拓扑态。得益于形状记忆效应,所有构型即使在没有约束或连续机械输入时也是稳定的。拓扑保护的机械行为对结构缺陷(铰链断裂)或构象缺陷(高达约 55% 的误旋转)具有鲁棒性,但易受先前变换所存储弹性能的不利影响(边缘刚度比降低高达约 70%,取决于铰链宽度)。有趣的是,我们表明形状记忆聚合物的本征相变可调节链迁移率,能有效屏蔽动态超材料的拓扑响应(100% 恢复)免受其自身运动学应力历史的影响,我们将此效应称为“应力缓存”。
引用
@article{arxiv.2208.08285,
title = {Soft mechanical metamaterials with transformable topology protected by stress caching},
author = {Jason Christopher Jolly and Binjie Jin and Lishuai Jin and YoungJoo Lee and Tao Xie and Stefano Gonella and Kai Sun and Xiaoming Mao and Shu Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.08285},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 21 figures