Tunable Topological Wave Control in a Three-Dimensional Metastable Elastic Metamaterial

超材料 拓扑(电路) 双稳态 拓扑绝缘体 物理 亚稳态 光学 凝聚态物理 光电子学 量子力学 数学 组合数学
作者
Patrick Dorin,Xiang Liu,K. W. Wang
标识
DOI:10.1115/imece2021-69410
摘要

Abstract The concepts of topological insulators in condensed matter physics have been harnessed in elastic metamaterials to obtain quasi-lossless and omnidirectional guiding of elastic waves. Initial studies concerning topological wave propagation in elastic metamaterials focused on localizing waves in 1D or 2D mechanical structures. More recent investigations involving topological metamaterials have uncovered methodologies to achieve unprecedented control of elastic waves in 3D structures. However, a 3D topological metamaterial that can be tuned online to expand functionalities and respond to external conditions has yet to be developed. To advance the state of the art, this research proposes a tunable 3D elastic metamaterial that enables the reconfiguration of a topological waveguide through the switching of metastable states. Through careful design of internal bistable elements in the metastable unit cell, a switching methodology is developed to obtain topologically distinct lattices and a full topological bandgap. Analysis of the dispersion relation for a supercell reveals the presence of a topological surface state at the interface of topologically distinct lattices. Full-scale finite element simulations illustrate topological wave propagation in a 3D structure with a path that can be tailored on-demand. The research outcomes presented in this paper could be beneficial to potential applications requiring programmable and robust energy transport in 3D mechanical structures and serve as an inspiration for further work in adaptive 3D topological metamaterials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
矛盾空间完成签到,获得积分10
刚刚
研友_LX66qZ完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
纯真完成签到 ,获得积分10
2秒前
prrrratt发布了新的文献求助10
2秒前
碧蓝问梅发布了新的文献求助30
2秒前
perfect发布了新的文献求助10
3秒前
明理书萱发布了新的文献求助30
3秒前
3秒前
xing完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
henry发布了新的文献求助10
4秒前
研友_VZG7GZ的应助被冷傲平灵采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
风中的又菱完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
777完成签到,获得积分20
5秒前
di发布了新的文献求助30
6秒前
6秒前
脑洞疼的应助被沉默数据线采纳,获得10
6秒前
123555发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
Elsevier大王的应助被zzz采纳,获得10
8秒前
Elsevier大王的应助被zzz采纳,获得30
8秒前
求助文献完成签到,获得积分10
8秒前
NexusExplorer的应助被李子采纳,获得10
9秒前
9秒前
高锰酸钾完成签到,获得积分10
10秒前
赘婿的应助被李子采纳,获得10
10秒前
深情安青的应助被fat采纳,获得10
10秒前
深情安青的应助被淡淡煎饼采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2的应助被yuzhongLuo采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Sustainable Engineered Micro/Nanofibers and Hybrid Nanocomposites for Environmental Remediation 400
Ecotourism 400
Liquidus diagram and viscosity estimation in pseudo-binary system Li2B6O10–LiF 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8074912
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9493506
关于积分的说明 21374708
捐赠科研通 7642382
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3399659
关于科研通互助平台的介绍 2529362
邀请新用户注册赠送积分活动 2438256