Creation of an ultra-lightweight impact-absorbing metamaterial based on fractal structures

Research Project

Project/Area Number	24K07220
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research Institution	Saitama University
Principal Investigator	小島朋久埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70802734)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2026: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	メカニカルメタマテリアル / 衝撃吸収 / 応力波 / フラクタル構造
Outline of Research at the Start	カーボンニュートラルの実現や航空宇宙産業のさらなる発展のために，輸送機器を代表とする構造物の衝突安全性能を支配する材料への要求は厳しくなっており，軽量で優れた耐衝撃性を有することが求められている．本研究では，異なる大きさのユニットを階層的に配置するフラクタル構造に圧力波/応力波が入射した際に発現するエネルギトラップ効果のメカニズム解明と，衝撃エネルギ吸収へ応用する際のセル構造設計の基盤学理の構築に取り組む．これにより高速衝突や爆発事故，さらには津波などの被害低減にも適用可能な，超軽量かつ従来に無い優れた緩衝性能を発現する新規メタマテリアルを創製することを目指す．