Additively-manufactured lightweight Metamaterials for energy absorption
پیشرفت های اخیر در زمینه طراحی ساختار و روش های تولید افزایشی (Additive Manufacturing) منجر به پییشرفت طراحی و ساخت متامواد مکانیکی شده است. این نوع متامواد از تکرار سلول های واحد ساخته می شوند و خواصی عالی دارند. برای نمونه، متامواد مکانیکی می توانند اصلاح شوند تا محدوده ای از تغییر شکل الاستیک، و کاهش وزن همراه با استحکام بالا را ایجاد کنند.
در پژوهشی که در مجله Materials and Design منتشر شده است، محققین روشی ارزان قیمت را برای طراحی دقیق ساختار و سلول واحد متامواد مکانیکی ارائه کرده اند. این ساختارهای بسیار سبک، استحکام بسیار بالایی داشته اند و می توانند هنگام تغییر شکل، مقدار قابل توجهی از انرژی وارد شده به ماده را در خود جذب کنند و به صورت الاستیک تغییر شکل دهند. این مواد بسیار سبک، می توانند مقدار زیادی انرژی را جذب کنند و پس از تغییر شکل به شکل اصلی خود باز می گردند، و نسبت استحکام به وزن بالایی دارند. در این فرایند ساختارهایی با چگالی 66 کیلوگرم در مترمکعب تا 192 کیلوگرم در متر مکعب ساخته شده است. تست تنش فشاری نشان داد که استحکام و سفتی این مواد متناسب با چگالیشان است. همچنین مشاهده شده است که این ساختارها می توانند پس از 70% کرنش، به شکل اصلی خود بازگردند. بازدهی جذب انرژی این ساختارها، 11% بیشتر از فوم آلومینیومی Duocel است و قابل قیاس با ساختار هانیکامب آلومینیوم می باشد. این خواص مکانیکی فوق العاده و غیرمتداول، نشان می دهد که با تغییر در طراحی و ساختار مواد و همچنین فرایند تولید افزایشی، می توان موادی با خواص عالی برای زمینه های مختلف تولید نمود.
منبع : DOI: 10.1016/j.matdes.2017.11.037