Скачать или смотреть Сверхмодульные хиральные метаматериалы типа оригами - Туо Чжао - Принстонский университет - CDFAM...

Запись с симпозиума CDFAM по вычислительному проектированию, Нью-Йорк, 29-30 октября 2025 г.
https://cdfam.com/nyc-2025/

Полную презентацию можно посмотреть здесь:    • Super-Modular Chiral Origami Metamaterials...  

Организация

Принстонский университет

Докладчик:

Туо Чжао

Супермодульные хиральные оригами-метаматериалы
Аннотация презентации
Метаматериалы с многомодальными механизмами деформации напоминают машины, особенно когда они наделены автономной функциональностью. Типичная архитектурная сборка с регулируемой хиральностью преобразует линейное движение во вращение (1). Эти хиральные метаматериалы с двойной модальностью, подобной машинной, потенциально могут быть использованы в таких областях, как управление волнами, оптическая активность, связанная с круговой поляризацией, и хиральные активные жидкости. Однако двойные движения по существу связаны и не могут контролироваться независимо. Более того, они ограничены малыми деформациями, то есть деформацией ≤2%, что ограничивает их применение. Здесь мы создаем модульные хиральные метаматериалы (2), состоящие из ауксетических плоских тесселяций и столбчатых массивов, вдохновленных оригами, с развязанным управлением. При управлении с одной степенью свободы сборка скручивается от 0° до 90°, сжимается в плоскости до 25% и уменьшается в плоскости более чем на 50%. Используя эксперименты и моделирование, мы показываем, что деформация сборки включает в себя скручивание и сжатие в плоскости, в которых преобладают вращающиеся квадратные тесселяции, и уменьшение в плоскости, в котором преобладают трубчатые массивы оригами Креслинга. Более того, мы демонстрируем два различных условия активации: скручивание со свободным перемещением и линейное перемещение со свободным вращением. Наш метаматериал построен на основе высокомодульной сборки, которая обеспечивает перепрограммируемую нестабильность, локальное управление хиральностью, регулируемую нагрузочную способность и масштабируемость. Наша концепция открывает пути к многомодальным, мультистабильным и перепрограммируемым машинам с применением в роботизированных трансформаторах, терморегулировании, механических запоминающих устройствах в петлях гистерезиса, некоммутативных переходах состояний и функциональных сборках типа «подключи и работай» для поглощения энергии и шифрования информации.

Ссылки:
(1) Frenzel, T., Kadic, M. & Wegener, M. Three-dimensional mechanical metamaterials with a twist. Science 358, 1072–1074 (2017).

(2) Чжао, Туо (докладчик), Данг, С., Манос, К., Занг, С., Мандал, Дж., Чен, М., и Паулино, Г. Х. Модульные хиральные оригами-метаматериалы. Nature, 640(8060), 931-940 (2025).

Биография докладчика
Туо Чжао — научный сотрудник-постдокторант Принстонского университета. Его специализация — вычислительная механика, нелинейная топологическая оптимизация, мягкая робототехника и механические метаматериалы. В настоящее время Туо занимается проблемой масштабируемости при разработке полезных метаматериалов. Интегрируя схему автономного управления (например, трехмерные магнитные поля и микромагнитные реагирующие материалы), он проектирует микророботизированные машины с настраиваемыми свойствами по требованию.