우주용 열팽창 제어 메타물질

광학 벤치와 같은 우주 응용 분야에서는 치수 정확성과 구조적 안정성이 매우 중요합니다. 본 연구는 기계적 무결성을 유지하면서 위성 구조물의 비열화를 달성하기 위해 열팽창 계수(CTE)를 조절할 수 있는 메타물질을 탐구합니다. 이 메타물질은 인바(Invar)와 인코넬 718(Inconel 718)로 구성된 삼각형 단위 셀로 이루어져 있으며, 이중 금속 레이저 기반 분말 베드 융합(PBF-LB) 방식으로 제작되었습니다. 딜라토미터 및 디지털 이미지 상관관계(DIC)를 통한 실험 측정은 유한 요소 해석(FEM) 시뮬레이션 결과와 잘 일치했습니다. 단위 셀 형상 변경, 재료 할당 전환, 다양한 단위 셀 조합을 통해 CTE 값을 -20x10^-6 /K에서 +31x10^-6 /K까지 조절할 수 있음을 확인했습니다. 음의 CTE 및 양의 CTE 단위 셀을 결합하면 단일 유형의 단위 셀로만 구성된 메타물질보다 더 안정적인 CTE를 얻을 수 있습니다. 기계적 인장 시험 결과, 약한 재료인 인바에서 파손이 발생하며 강력한 이중 재료 결합을 시사했습니다. 270°C 범위에서 500회 주기 후에도 손상이나 소성 변형은 관찰되지 않아 메타물질의 신뢰성을 입증했습니다. 이러한 연구 결과는 우주 응용을 위한 보다 진보된 열팽창 제어 구조 개발의 기반을 제공합니다.