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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Aktuelle Entwicklungen bei mechanisch programmierbare Metamaterialien

Mittwoch (18.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Tammann

Das rationale Design von Werkstoffen eröffnet die Möglichkeit mit Metamaterialien effektive Materialeigenschaften zu realisieren, die jenseits der Eigenschaften von klassischen Legierungen liegen. Solche Metamaterialien können beispielsweise eine chirale Materialantwort auf eine einfach uniaxiale Belastung geben, was für klassische Vollmaterialien unmöglich ist [1]. Metamaterialien, die mehr als eine mechanisch (meta-)stabile Konfiguration einnehmen können, wie das bei Verwendung von Formgedächtnislegierungen oder elastisch beulenden Metamaterial-Einheitszellen der Fall ist, können in ihrem effektiven Spannungs-Dehnungs-Verhalten weitgehend frei gestaltet werden. Sie können reversible Plastizität und nahezu beliebig einstellbares Verfestigungsverhalten zeigen [2,3]. Dies erlaubt auch, Materialien so herzustellen, dass ihre effektiven Eigenschaften an verschiedenen Stellen eines Bauteils in vorbestimmter Weise verschieden sind. Darüber hinausgehen können aber auch Materialien hergestellt werden, deren effektive Materialeigenschaften nach der Herstellung noch verändert werden können. Solche Materialien, deren effektive Materialeigenschaften ortsabhängig einstellbar sind, bezeichnen wir als Programmierbare Materialien. In meinem Beitrag möchte ich jüngste Fortschritte mit mechanisch programmierbaren Materialien aufzeigen, die Schaltbarkeit (Bistabilität) und Multistabilität aufweisen und in ihrem effektiven elastischen, plastischen und tribologischen Verhalten einstellbar sind.

[1] I. Fernandez-Corbaton, C. Rockstuhl, P. Ziemke, P. Gumbsch, A. Albiez, R. Schwaiger, T. Frenzel, M. Kadic,* and M. Wegener, Advanced Materials (2019) 1807742

[2] T. Frenzel, C. Findeisen, M. Kadic, P. Gumbsch, M. Wegener, Advanced Materials 28 (2016) 5865.

[3] C. Findeisen, J. Hohe, M. Kadic, P. Gumbsch, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 102 (2017) 151.

 

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM