뉴턴의 운동 법칙에 도전하는 스마트 소재 프로토타입

Apr 14, 2023

미주리주 컬럼비아 — 미주리 대학교 공과대학 Huber and Helen Croft 의장인 Guoliang Huang은 10년 이상 자연에서 일반적으로 발견되지 않는 특성을 나타내는 인공 물질인 "메타물질"의 색다른 특성을 조사해 왔습니다. 이상적인 메타물질 설계를 장기간 추구하면서 뉴턴의 운동 법칙에 의해 정의되었습니다.

Huang의 목표는 빛과 작은 "메타구조" 없이 항공기와 같은 더 큰 구조물을 통해 이동하는 "탄성" 에너지 파동을 제어하는 ​​데 도움을 주는 것입니다.

Huang은 "수년 동안 나는 공학적 문제를 해결하기 위해 수학적 역학을 사용하는 방법에 대한 도전을 해왔습니다."라고 말했습니다. "기존 방법은 크기와 무게를 포함해 많은 제한이 있습니다. 그래서 저는 항공기와 같은 더 큰 구조물에서 발생하는 저주파 진동을 제어할 수 있는 작지만 경량 소재를 사용하여 대체 솔루션을 찾을 수 있는 방법을 모색해 왔습니다. ."

이제 황씨는 목표에 한발 더 다가섰다.새로운 연구에서PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재된 Huang과 동료들은 전기 신호를 사용하여 고체 물질을 통과하는 에너지 파동의 방향과 강도를 제어하는 ​​프로토타입 메타물질을 개발했습니다.

그의 혁신적인 디자인의 잠재적인 응용 분야에는 특정 영역에서 물체를 스캔하도록 지시하여 레이더 파동을 제어하거나 비행 중인 항공기의 난기류로 인해 발생하는 진동을 관리하는 등 군사 및 상업용 용도가 포함됩니다.

"이 메타물질은 이상한 질량 밀도를 가지고 있습니다"라고 Huang은 말했습니다. "따라서 힘과 가속도는 같은 방향으로 진행되지 않으므로 물체의 구조적 역학 또는 특성의 설계를 맞춤화하여 뉴턴의 제2법칙에 도전할 수 있는 파격적인 방법을 제공합니다."

이것은 홀수 질량 밀도의 최초의 물리적 실현이라고 Huang은 말했습니다.

"예를 들어, 이 메타물질은 인간의 눈으로 보기 어려울 수 있는 잠재적 손상을 식별하는 데 도움을 줌으로써 활성 변환기로서 교량 및 파이프라인과 같은 토목 구조물의 상태를 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다."

- 본 보도자료는 원래 미주리대학교-콜롬비아 대학교 웹사이트에 게시된 것입니다.