The Journal of 4D and Functional Fabrication
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論文
3Dプリントを活用した形状記憶・衝撃吸収メタマテリアル開発   PDFをダウンロード (2,634KB)
鐘ヶ江 壮介,奥川 将行,小泉 雄一郎
キーワード:マテリアルデザイン,メタマテリアル,マルテンサイト変態,バイスタビリティ,超弾性,形状記憶,原子模倣材料
The Journal of 4D and Functional Fabrication, No.1 pp. 1-8 (2020) 
発行日 2020年9月14日
公開日 2020年9月14日
受理日 2020年3月25日
DOI https://doi.org/10.34498/4dff.1.1


要約
付加製造(additive manufacturing : AM)技術を用いて格子構造制御により既存物質では実現が不可能な特性を発現させる力学的メタマテリアルの機能化を目的としている.具体的には,超弾性や形状記憶特性が発現する要因であるマルテンサイト変態を発現する力学的メタマテリアルを,格子構造の制御により創製する.これらの特性を発現すると予想される格子構造を弾性的変形能の高いエラストマー材料で原子間結合を模擬してAM 装置で製造し,その特性を評価した.その結果,超弾性や形状記憶特性の特徴と一致する変形挙動を観測し,金属材料などの結晶構造で見られる現象と類似した現象が生じていることを発見した.さらに,この金属材料と力学的メタマテリアルとの類似性に着目して,金属の結晶構造から着想を得て,様々な構造への適用が可能となる構造を設計した.
Abstract
The purpose of this research is to apply additive manufacturing(AM)technology to functionalize mechanical metamaterials which have properties that cannot be realized with existing materials. In particular, mechanical metamaterials exhibiting martensitic transformation, which is the mechanism behind superelasticity and shape memory properties, are being developed by controlling the lattice structures. Lattice structures that are expected to exhibit these properties were designed by simulating interatomic bonds with elastomer, manufactured by AM and evaluated to reveal their mechanical properties. As a result, we observed the deformation behavior that are similar to the characteristics of superelasticity and shape memory properties. We also discovered that phenomenon similar to the phenomenon seen in crystal structures of metallic materials have occurred in mechanical metamaterials. Furthermore, taking inspiration from the similarity between crystal structure of metallic materials and mechanical metamaterials, we designed a structure expected to be capable of further control of properties.

@日本画像学会 
The Journal of 4D and Functional Fabrication 
発行日  2020年9月14日 
発行人  田中 浩也 
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