Creation of hierarchical mechanical metamaterials that enable flexible deformation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14153
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: Tateyama Kohei 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70837096)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: メカニカルメタマテリアル / 衝撃吸収

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to create a hierarchical metamaterial in which two types of deformation mechanisms coexist, based on the idea of arranging both ordered and irregular structures in a cellular structure hierarchically. Specifically, we attempted to control the macroscopic deformation of the cellular structure by adding artificial defects to the cellular structure. As a result of our investigation, we were able to suggest that it would be possible to arbitrarily control the deformation by adding artificial defects to an irregular cellular structure.

Free Research Field

衝撃工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

セル構造体を用いて、自由自在な変形を可能とする階層的メカニカルメタマテリアルの創製について検討した。この際，セル構造体に人工的な欠陥を付与することでセル構造体のマクロな変形の制御を試みた。セル構造体に人工欠陥を付与することで、セル壁一つ一つのミクロな変形とセル構造体としてのマクロな変形をそれぞれ個別に制御できることが示唆された。セル構造体は相対密度やセル形状によって変形が支配されるため、構造のみの変化によって大きく特性を制御することは困難とされてきたが、本研究によって、不規則なセル構造体に対して人工欠陥を付与することで、任意に変形の制御が可能となることを示唆することができた。