video: A video of a sample during measurement. The left part exhibits a bottom view onto the plate in between the left- and right-handed part of the samples. The right part is a side view onto the same sample. Upon pushing onto the sample, one can see a rotation around the pushing axis on the left and a compression along the pushing axis on the right-hand. For illustration, the in plane displacement vectors are depicted in blue and red. This material relates to a paper that appeared in the 24 November 2017 issue of Science, published by AAAS. The paper, by T. Frenzel at Karlsruhe Institute of Technology in Karlsruhe, Germany, and colleagues was titled, "Three-dimensional mechanical metamaterials with a twist." view more
Credit: T. Frenzel <i>et al., Science</i> (2017)
新たな研究から、直線的な真っ直ぐな押しに反応して右または左に捩じれるメタマテリアルの設計が示されている。そのようなキラルな応答は、通常の固体力学の観点からは直感に反するものであり、古典的な固体力学では、このような特性が単に存在しないとCorentin Coulaisが関連するPerspectiveで述べており、このPerspectiveでは、このような実験の歴史および将来的な見通しが考察されている。このような逆説的な機械的挙動がメタマテリアルにおいて達成されると、メタマテリアルの分野において、独特な様式で変形するように製作された人工材料を広範囲にわたり、合理的に設計できることにまた一歩近づくことになる。人工材料が開発されることによって、いくつかの例を挙げると、宇宙ミッション、光学および流体工学に有用な極限強度、再利用可能性、衝撃吸収性、プログラム可能性および強靭性など、そうでなければ達成不可能な特性への扉が開かれている。メタマテリアルの取り扱いにおける課題の一つは、古典的な基準では予想されない機械的応答を達成することであり、例えば、圧縮された時に、収縮する代わりに、固体を膨張させることである。今回の論文では、コンピュータシミュレーションを積み重ね、3次元微細レーザー印刷（大規模な生産が可能になる）および複雑なマイクロメカニカル実験技法によって、Tobias Frenzelらが、圧縮された時に捩じれる3次元メタマテリアルの最適化、製作および特性評価を行うことができた。直線力からキラルのような動きを可能にする光の特性から着想を得て、Frenzelらは、固体における直線的な動き（押し）を回転（捩じれ）に効果的に変換した。骨において同様な寸法効果が以前に報告されているが、これらのメタマテリアルが、義肢用途でも活用され、生物固体がどのように機能するかについて貴重な知見がもたらされる可能性があるとCoulaisが付け加えている。
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