通过惯性设计在微尺度元材料中量身定制的超声波传播
Rachel Sun1, Jet Lem1,2, Yun Kai1,2
1Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Ave., Cambridge, MA 02139, USA.
Science advances
|November 6, 2024
概括
研究人员使用微球开发了一种用于微架构元材料的新设计. 这个框架允许调整硬度和超声波速度,用于先进的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学 声学 在声学方面
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 微架构的元材料在准静态性质方面得到了很好的研究.
- 动态响应和高频声学超材料控制仍然是具有挑战性的边界.
- 缩小和特征化在兆赫兹模式阻碍实验超声波控制.
研究的目的:
- 提出一个惯性设计框架,用于调整3D微尺度元材料响应.
- 探索可调的静态和弹性动力学特性之间的关系.
- 为了使特定应用的元材料易于设计和制造.
主要方法:
- 使用基于微球定位的惯性设计框架.
- 执行基于非接触激光的动态实验,以测量弹性动力学特性.
- 进行时空超声波传播的数值模拟.
主要成果:
- 已证明可调节的近静态刚度高达75%.
- 达到可调节的动态纵向波速度高达25%.
- 在不同的配置中保持相同的材料密度.
结论:
- 惯性设计框架通过简单的几何修改来扩大元材料的属性空间.
- 这种方法有助于设计和制造用于医疗超声波和模拟计算的元材料.
- 该研究弥合了微型架构声学元材料中准静态和动态特性之间的差距.


