توصيفگر ها :
فرامواد , ضريب انبساط حرارتي منفي , ضريب پواسون منفي , پرينتر سهبعدي
چكيده فارسي :
فرامواد دسته اي از مواد مهندسي شده هستند كه داراي خواص منحصر به فردي هستند و به ندرت در طبيعت يافت مي شوند. در اين
ميان، سازههاي معماري برگرفته از هندسههاي خاص به دليل ويژگيهاي مكانيكي قابل توجه خود از جمله ضريب انبساط حرارتي
منفي، نسبت پواسون منفي، ضريب الاستيك منفي و سختي منفي مشخص ميشوند. در پژوهش حاضر به ساخت سازههايي با ضريب
انبساط حرارتي منفي و ضريب پواسون منفي پرداخته شد؛ سازهها به روش مدلسازي رسوب ذوب شده از دو مادهي مختلف به وسيلهي
دستگاه پرينتر سهبعدي آيهان مدل AyDu2ساخته شدند؛ لازم به ذكر است ابعاد سازههاي ساخته شده در محدودهي چند ميليمتر
ميباشند. براي سنجش ميزان ضريب انبساط حرارتي به ساخت دستگاه آزمايش ضريب انبساط حرارتي پرداخته شد؛ دستگاه آزمايش
ضريب انبساط حرارتي به صورت حمام مايع ميباشد و روش انجام آزمايش با تغييرات دمايي، عكسبرداري و تحليل عكاسي با نرمافزار
DIGIMIZERانجام ميشود. در اين پژوهش نتايج آزمايشهاي انجام شده بر روي سازهها، ضريب انبساط حرارتي منفي را در دماهاي
مختلف در جهتهاي xو yبهخوبي نشان داده و ميانگين ضريب انبساط حرارتي در جهت xبرابر −5 × 10−6 k1و در جهت y
برابر −6 × 10−4 k1بوده و مشاهدات بهخوبي نشان ميدهد اين پژوهش به يك فراماده دست يافته است. اين پژوهش با بازگشايي
پتانسيل فرامواد، امكانات هيجان انگيزي را براي كاربردهاي مختلف در صنايع مختلف از هوافضا تا معماري باز ميكند. اين مواد منحصر
به فرد نويدبخش تغيير رويكرد همگان به مهندسي و طراحي هستند و راه را براي نوآوريها و پيشرفتهاي بي سابقه اي هموار ميكنند.
چكيده انگليسي :
Metamaterials are an intriguing class of engineered materials, possessing unique properties
rarely found in nature. Among these, architectural structures derived from specific
geometries stand out for their remarkable mechanical characteristics, including negative
thermal expansion coefficient, negative Poisson's ratio, negative elastic coefficient, and
negative stiffness. In this study, we focused on designing and fabricating structures with
negative thermal expansion coefficient and negative Poisson's ratio. Leveraging the fused
deposition modeling technique and the AyDu2 3D printer, we created these structures using
two different materials, each in the size range of a few millimeters. To assess the
performance of our metamaterials, we developed a thermal expansion coefficient test device
in the form of a liquid bath. By subjecting the structures to varying temperatures and
employing Digimizer software for precise photographic analysis, we obtained values of
thermal expansion coefficient. The results of our experiments were striking, revealing
negative thermal expansion coefficients along both the x and y directions at different
temperatures. Specifically, the average coefficient of thermal expansion in the x direction
was −5 × 10−6 1
k , while in the y direction, it was found to be −6 × 10−4 k1. These findings
unmistakably showcase the successful realization of metamaterials with exceptional
properties. By unlocking the potential of metamaterials, this research opens up exciting
possibilities for various applications in industries ranging from aerospace to architecture.
These unique materials hold promise in transforming the way we approach engineering and
design, paving the way for unprecedented innovation and breakthroughs.
