Mechanical metamaterials

超材料 掩蔽 物理 辅助 各向异性 非线性系统 弹性(物理) 理论物理学 经典力学 光学 量子力学 热力学
作者
Richard V. Craster,Sébastien Guenneau,Muamer Kadic,Martin Wegener
出处
期刊:Reports on Progress in Physics [IOP Publishing]
卷期号:86 (9): 094501-094501 被引量:16
标识
DOI:10.1088/1361-6633/ace069
摘要

Abstract Mechanical metamaterials, also known as architected materials, are rationally designed composites, aiming at elastic behaviors and effective mechanical properties beyond (‘meta’) those of their individual ingredients—qualitatively and/or quantitatively. Due to advances in computational science and manufacturing, this field has progressed considerably throughout the last decade. Here, we review its mathematical basis in the spirit of a tutorial, and summarize the conceptual as well as experimental state-of-the-art. This summary comprises disordered, periodic, quasi-periodic, and graded anisotropic functional architectures, in one, two, and three dimensions, covering length scales ranging from below one micrometer to tens of meters. Examples include extreme ordinary linear elastic behavior from artificial crystals, e.g. auxetics and pentamodes, ‘negative’ effective properties, behavior beyond classical linear elasticity, e.g. arising from local resonances, chirality, beyond-nearest-neighbor interactions, quasi-crystalline mechanical metamaterials, topological band gaps, cloaking based on coordinate transformations and on scattering cancelation, seismic protection, nonlinear and programmable metamaterials, as well as space-time-periodic architectures.
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