생체 모방 알루미늄 메타물질의 에너지 흡수

적층 제조된 기계적 메타물질은 뛰어난 물리적 및 기계적 성능을 보이지만, 경량성, 강도, 에너지 흡수 간의 균형을 맞추는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 경량 메타물질을 적층 제조하기 위한 재료-구조-기능 통합 전략을 개발했습니다. 특히, 이질적인 결정립을 가진 강하면서도 연성 있는 알루미늄(Al) 합금을 개발하여 땃쥐에서 영감을 받은 손상 저항성 메타물질을 제작했습니다. 미세 규모 강화와 중간 규모의 구조적 응력 조절 간의 시너지 효과는 다단계 에너지 소산을 위한 재료 이질성과 구조적 계층을 효과적으로 연결하는 교차 규모 조정 메커니즘으로 이어집니다. 이러한 전략을 통해 메타물질은 변형 중 안정적인 응력 플랫폼을 유지할 수 있습니다. 결과적으로, 본 연구의 메타물질은 초경량(0.91 ± 0.01 g/cm³), 높은 상대 항복 강도(17.0 ± 0.7%), 그리고 탁월한 비에너지 흡수(39.1 ± 0.7 J/g)의 뛰어난 조합을 보여주며, 대부분의 금속 메타물질을 능가하는 성능을 나타냈습니다. 이러한 간결한 개념은 경량 메타물질의 설계 공간을 확장하고, 다기능성에 필요한 교차 규모 조정 메커니즘을 구현하는 확장 가능한 전략을 제시합니다. 이는 지속 가능한 엔지니어링 솔루션을 위한 대량 생산에서 혁신적인 잠재력을 보여줍니다.