牛顿运动定律挑战智能材料原型

黄了10多年,郭亮Huber和海伦克罗夫特椅子在密苏里大学的工程,一直在调查“超材料”——人造的非常规性质的材料展览属性不常见在自然界中所定义的牛顿运动定律——在他长期的追求设计的理想材料。

黄的目标是帮助控制“弹性”的能量波穿越大的结构,如飞机,没有光和小亚结构。

“多年来我一直在做的挑战如何使用数学力学来解决工程问题,”黄说。“传统的方法有很多局限性,包括尺寸和重量。所以,我一直在探索我们如何找到一个替代解决方案使用轻质材料,虽小但仍然可以控制低频振动来自一个更大的结构,就像一架飞机。”

现在,黄光裕的一步接近他的目标。在一项新的研究发表在《美国国家科学院学报》(PNAS),黄和他的同事们开发了一个原型超材料,使用电信号来控制方向和强度的能量波穿过固体材料。

潜在应用的创新设计包括军事和商业用途,例如控制雷达电波通过指引他们扫描特定区域为对象或管理振动由空气扰动从飞行中的飞机。

“这个超材料有奇怪的质量密度,”黄说。“所以,力和加速度是不会在同一个方向,从而为我们提供一个非传统的方式定制的设计对象的结构动力学,或属性来挑战牛顿第二定律。”

这是第一个奇怪的质量密度的物理实现,黄说。

”例如,超材料可以有利于监控公民的健康结构如桥梁、管道有源传感器通过帮助识别任何潜在的损害可能与人眼很难看到。”

参考:吴问徐X,钱H, et al .活跃的超材料实现奇怪的质量密度。PNAS。2023;120 (21):e2209829120。doi:10.1073 / pnas.2209829120

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。