Raziskovalci Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani so predstavili metodo za 3D-tiskanje aktivne metamaterialne celice, ki se lahko prilagaja dinamičnim obremenitvam. Njihovo delo je bilo objavljeno v znanstveni reviji International Journal of Mechanical Sciences (IF=7.1).

Metamateriali so geometrijsko zasnovane strukture z efektivnimi materialnimi lastnostmi, ki jih v naravi običajno ne najdemo. Sestavljeni so iz osnovnih gradnikov oziroma celic, ki se v strukturi periodično ponavljajo. Lokalno resonirajoči metamateriali se pogosto uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so zmanjševanje vibracij v letalski industriji ter izboljšanje zvočne izolacije v gradbeništvu ter avtomobilski industriji.

Raziskovalci laboratorija LADISK so razvili metamaterialno celico, ki je s pomočjo lokalnih resonatorjev sposobna dušiti mehanska nihanja v ozkem frekvenčnem območju. Celica je sestavljena iz osnovne strukture in resonatorja, vsebuje pa tudi 3D natisnjene prevodne poti. Preko segrevanja prevodnih poti z električnim tokom so raziskovalci opazovali spreminjanje togosti resonatorja, kar je posledično privedlo do sprememb frekvenčnega območja dušenja vibracij. Merjenje temperature je bilo mogoče zaradi spremembe kvazistatičnega dela električne upornosti prevodnih poti, vzbujevalno frekvenco oziroma obremenitev metamateriala pa so v študiji zaznavali preko dinamičnega dela električne upornosti. Z omenjenimi funkcionalnostmi je metamaterialna celica sposobna zaznavati okoliške obremenitve in se jim prilagoditi s spremembo frekvenčnega pasu dušenja vibracij.

V primerjavi s predhodnimi raziskavami je predstavljena metamaterialna celica v celoti natisnjena v enem procesu z uporabo termoplastične ekstruzije materiala, hkrati pa omogoča zaznavanje obremenitev, merjenje temperature in spreminjanje frekvenčnega območja dušenja vibracij. Aktivni metamateriali, sestavljeni iz predstavljenih celic, imajo potencialno uporabo na področjih, kjer želimo nižati raven vibracij in ob enem spreminjati frekvenčno vsebnost mehanskega nihanja s časom.

Pojdi na vsebino