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Extreme Mechanics of Metamaterials: From ideal to realistic conditions

Descrizione del progetto

Materiali efficienti per l’impiego nel settore aerospaziale e nelle protesi

I metamateriali meccanici sono strutture artificiali che possono essere rese molto leggere e resistenti allo stesso tempo. Possono anche cambiare forma autonomamente per ottenere la funzionalità desiderata. La tecnica di fabbricazione digitale si è evoluta così tanto negli ultimi anni che questi materiali sono entrati nel regno della meccanica e il numero delle loro funzionalità è aumentato. Il progetto Extr3Me, finanziato dall’UE, esplorerà l’effetto di condizioni al contorno non omogenee. Studierà inoltre la sensibilità alle imperfezioni geometriche e considererà il ruolo della dissipazione. L’obiettivo generale del progetto è esplorare i confini della meccanica dei solidi e progettare funzionalità avanzate e robuste per adattarsi a una vasta gamma di settori.

Obiettivo

Manipulating physical signals such as light, sound, heat or motion is a vital challenge in multiple areas of science. Due to recent advances in digital fabrication techniques, the last years have seen a revolution in artificial periodic composites with on-demand electromagnetic, acoustic, thermal and mechanical properties. These so-called metamaterials become particularly interesting in mechanics, where geometrical effects and nonlinearities are much stronger than in any other physical field. Over the past 5 years, the community -including myself- has discovered a plethora of “extreme” functionalities, e.g. mechanical metamaterials that are very light, stiff and strong at the same time, that have negative elastic moduli or that exhibit programmable shape-changes. Importantly, such advanced properties are typically designed through a purely geometrical framework. Yet, this impressive progress is so far confined to idealized settings, namely for homogeneous boundary conditions, imperfection-free structures and purely elastic constituents under quasi-static driving. This traditional focus severely limits our understanding of metamaterials and their potential for applications. Here, I propose to uncover the extreme mechanics of metamaterials under realistic conditions. Specifically, by generalizing the geometrical framework to allow for deviations from the ideal limit, and by validating it through a wide array of experimental and numerical techniques, I will establish: 1) the effect of inhomogeneous boundary conditions; 2) the sensitivity to geometric imperfections; 3) the role of dissipation. Just as the fundamental understanding of defects and dislocations revolutionized materials science, by exploring perturbations in metamaterials I will push the frontiers of solids mechanics and open up avenues for the design of robust advanced functionalities tailored to realistic complex scenarios, from prosthetics to aerospace.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-STG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 478,00
Costo totale
€ 1 499 478,00

Beneficiari (1)