北航PNAS：用于可編程超材料的“機械”傅里葉變換

針對目標非線性力學行為主動對材料進行編程，對于實現先進設備和系統的可定制功能至關重要，從而引發了對快速、高效的逆設計策略的持續探索。北京航空航天大學航空學院潘飛副教授、陳玉麗教授與向錦武院士、材料學院管娟副教授合作提出了一種“機械傅里葉變換”策略，通過模擬傅里葉變換的概念來編程材料的力學行為。在該策略中，將任意目標力-位移曲線分解為多個余弦曲線和一個常值曲線，每個曲線通過合理設計的陣列結構超材料中的多穩態模塊實現。不同形狀的目標曲線可以通過對模塊的調幅進行快速編程和重新編程。用基于磁體晶格的宏觀原型和基于蝕刻硅片的微觀原型驗證了兩種典型的超材料，從而驗證了該策略。該方法可用于不同尺度、不同材料組分和不同結構構型，為先進材料和結構的設計提供了新的指導思路。

研究成果以“Mechanical Fourier transform for programmable metamaterials”為題發表于PNAS。航空學院博士生林新為文章第一作者，潘飛副教授和陳玉麗教授為共同通訊作者。北京航空航天大學為第一完成單位和唯一通訊單位。

【圖文導讀】

圖1.“機械”傅里葉變換定制方法示意圖

圖2.宏觀尺度樣例：磁鐵力學超材料及其對典型目標曲線的實驗定制結果

圖3.微觀尺度樣例：刻蝕硅片陣列及其對典型目標曲線的仿真定制結果

論文地址：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305380120

本文參考：http://news.buaa.edu.cn/info/1005/59815.htm