リバーシブルアセンブリされた細胞複合材料
Kenneth C Cheung1, Neil Gershenfeld
1Center for Bits and Atoms, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA. kccheung@mit.edu
Science (New York, N.Y.)
|August 17, 2013
まとめ
私たちは,機械的に相互にロックする炭素繊維部品を使用して,新しい細胞複合材料を開発しました. これらの超軽量材料は,高い硬さを示し,予測可能な性質と汎用的な製造可能性を提供します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 機械工学の機械工学
- ポリマーサイエンスの科学
背景:
- 伝統的な複合材料には,効率的なスケーラビリティと設計の柔軟性が欠けていることが多い.
- 細胞材料は軽量な構造を提供しますが,機械的な性能に制限があります.
- アディティブ製造は複雑な幾何学を可能にしますが,遅くて材料に制限されます.
研究 の 目的:
- 調節可能な機械的特性を持つ新しい種類のセルラー複合材料を導入する.
- 複雑で超軽量な構造物のスケーラブルな製造方法を実証する.
- コンポーネント設計から材料の振る舞いの階層的なモデリングと予測を可能にします.
主な方法:
- 大量生産の炭素繊維強化ポリマー複合部品を用いた3D格子の可逆組立.
- 複合コンポーネント間の機械的な相互接続の統合.
- 弾性モジュールと密度を含む機械的性質の特徴.
主要な成果:
- 高い弾性モジュール (12.3 MPa 7.2 mg/cm3) を有する超軽量な細胞複合材料を達成しました.
- モデリングのための階層的な分解を実証し,コンポーネントの測定から大量特性を予測します.
- 異なる部品タイプを戦略的に配置することにより,変形モード制御を披露しました.
結論:
- 開発された材料は,繊維複合材料,細胞構造,および添加材料製造の利点を統合しています.
- 階層的かつスケーラブルな組み立てプロセスは,先進的な材料設計のための有望な経路を提供します.
- これらの材料は,高硬度対重量比と特殊な機械反応を必要とするアプリケーションの潜在力を秘めています.
