블로그

Nov 27, 2023

마법의 조합

암스테르담 대학교(University of Amsterdam) 작성2023년 6월 5일 뻣뻣하면서도 견고한 버클 소재

암스테르담 대학교(University of Amsterdam) 작성2023년 6월 5일

견고하면서도 진동을 잘 흡수하는 버클 소재입니다. 신용: D. Dykstra 외.

벽돌 벽이나 매트리스 속으로 달려가시겠습니까? 대다수의 사람들은 이 결정이 간단하다고 생각할 것입니다. 벽돌 벽의 경도는 충격이나 진동을 효과적으로 흡수하지 못하는 반면, 매트리스는 부드러움을 갖고 있어 이러한 충격을 효과적으로 흡수하는 역할을 합니다. 흥미롭게도 머티리얼 디자인 영역에서는 이러한 특성이 모두 바람직할 수 있습니다.

재료는 진동을 분산시키는 데 능숙해야 하는 동시에 상당한 압력 하에서 붕괴되는 것을 방지할 만큼 충분한 강성을 유지해야 합니다. UvA 물리학 연구소의 연구진은 이제 이 두 가지 작업을 모두 수행할 수 있는 재료를 설계하는 방법을 찾았습니다.

일반적으로 재료의 두 가지 특성은 상호 배타적입니다. 즉, 단단하거나 진동을 잘 흡수할 수 있지만 둘 다인 경우는 거의 없습니다. 그러나 견고하면서도 진동을 잘 흡수하는 재료를 만들 수 있다면 나노 규모의 설계부터 항공우주 공학에 이르기까지 다양한 응용 가능성이 있을 것입니다.

상단에 질량이 있는 고무 메타물질 샘플은 먼저 주파수가 증가한 다음 주파수가 감소하는 여기를 받습니다. 큰 자극을 받으면 샘플이 휘어집니다. 좌굴은 주파수가 감소할수록 더욱 두드러집니다. 크레딧: 암스테르담 대학교

암스테르담 대학교 연구팀이 단단하면서도 진동을 잘 흡수하는 동시에 매우 가벼운 무게를 유지할 수 있는 재료를 만드는 방법을 발견했습니다.

해당 출판물의 수석 저자인 David Dykstra는 다음과 같이 설명합니다. "우리는 얇은 금속 시트처럼 휘어지는 재료를 사용하는 것이 비결이라는 것을 발견했습니다. 영리한 방법으로 결합하면 이러한 휘어진 시트로 만들어진 구조물은 진동을 크게 흡수하는 장치가 됩니다. 하지만 동시에 소재의 강성을 상당 부분 보존합니다. 더욱이 시트는 너무 두꺼울 필요가 없으므로 소재를 상대적으로 가볍게 유지할 수 있습니다."

이미지(기사 시작 부분)는 이러한 원하는 특성을 모두 결합하기 위해 금속 시트의 좌굴을 사용하는 재료의 예를 보여줍니다.

위에 질량이 있는 금속 메타물질 샘플은 먼저 주파수가 증가한 다음 주파수가 감소하는 여기를 받습니다. 큰 자극을 받으면 샘플이 휘어집니다. 좌굴은 주파수가 감소할수록 더욱 두드러집니다. 크레딧: 암스테르담 대학교

The researchers thoroughly investigated the properties of these buckled materials and found that they all showed this magical combination of stiffness and the ability to dissipate vibrations. As known materials do not have this desired combination of properties, the new lab-made materials (or metamaterialsMetamaterials are engineered materials that have properties not usually found in nature." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">메타물질)은 매우 넓은 범위의 잠재적 응용과 규모를 갖고 있습니다.

가능한 용도는 미터 크기(항공우주, 자동차 응용 분야 및 기타 여러 토목 설계 등)부터 마이크로 규모(현미경 또는 나노리소그래피와 같은 응용 분야)까지 다양합니다.

Dykstra: "인간은 작은 것이든 큰 것이든 만드는 것을 좋아하며 거의 항상 이러한 구조가 가벼워지길 원합니다. 단단하고 충격 흡수 능력이 뛰어난 재료로 이것이 가능하다면 기존의 많은 디자인을 개선할 수 있습니다. 그리고 많은 새로운 디자인이 가능해졌습니다. 가능한 응용 분야는 정말 끝이 없습니다!"

참조: David MJ Dykstra, Coen Lenting, Alexandre Masurier 및 Corentin Coulais의 "극한 진동 감쇠를 위한 버클링 메타물질", 2023년 5월 18일, Advanced Materials.DOI: 10.1002/adma.202301747