Automated discovery of reprogrammable nonlinear dynamic metamaterials

超材料 非线性系统 计算机科学 物理 光学 量子力学
作者
Giovanni Bordiga,Eder Medina,Sina Jafarzadeh,Cyrill Boesch,Ryan P. Adams,Vincent Tournat,Katia Bertoldi
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2403.08078
摘要

Harnessing the rich nonlinear dynamics of highly-deformable materials has the potential to unlock the next generation of functional smart materials and devices. However, unlocking such potential requires effective strategies to spatially design optimal material architectures for desired nonlinear dynamic responses such as guiding of nonlinear elastic waves, energy focusing, and cloaking. Here, we introduce an inverse-design framework for the discovery of flexible mechanical metamaterials with a target nonlinear dynamic response. The desired dynamic task is encoded via optimal tuning of the full-scale metamaterial geometry through an inverse-design approach powered by a custom-developed fully-differentiable simulation environment. By deploying such strategy, we design mechanical metamaterials tailored for energy focusing, energy splitting, dynamic protection, and nonlinear motion conversion. Furthermore, we illustrate that our design framework can be expanded to automatically discover reprogrammable architectures capable of switching between different dynamic tasks. For instance, we encode two strongly competing tasks -- energy focusing and dynamic protection -- within a single architecture, utilizing static pre-compression to switch between these behaviors. The discovered designs are physically realized and experimentally tested, demonstrating the robustness of the engineered tasks. All together, our approach opens an untapped avenue towards designer materials with tailored robotic-like reprogrammable functionalities.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
疲疲又惫惫完成签到,获得积分20
8秒前
加油呀完成签到,获得积分10
10秒前
丘比特应助沉静的梦秋采纳,获得10
10秒前
共享精神应助wang采纳,获得10
12秒前
12秒前
之之完成签到,获得积分10
13秒前
16秒前
Chenjl完成签到,获得积分20
17秒前
橘子味汽水完成签到 ,获得积分10
17秒前
snow完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
冷静不正完成签到,获得积分10
20秒前
科研通AI2S应助自信书蕾采纳,获得10
23秒前
apt发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
Lucas应助Sky采纳,获得10
27秒前
没什么大不了完成签到,获得积分10
27秒前
朱科源啊源完成签到 ,获得积分10
28秒前
FashionBoy应助2058753794采纳,获得10
30秒前
fabian完成签到,获得积分10
31秒前
开心完成签到 ,获得积分10
35秒前
雪梅发布了新的文献求助30
35秒前
Sunnig盈完成签到,获得积分10
35秒前
wanci应助yongtao采纳,获得10
42秒前
陶醉雪枫发布了新的文献求助10
43秒前
apt完成签到,获得积分10
43秒前
凯凯应助Chenjl采纳,获得10
47秒前
深情安青应助snowman采纳,获得10
48秒前
chunfengfusu给chunfengfusu的求助进行了留言
50秒前
51秒前
52秒前
咯咯完成签到 ,获得积分10
53秒前
chope完成签到,获得积分10
53秒前
2058753794发布了新的文献求助10
56秒前
斯文雅旋发布了新的文献求助10
57秒前
天天学习发布了新的文献求助10
58秒前
xx完成签到,获得积分10
58秒前
Ehgnix完成签到,获得积分10
59秒前
儒雅的焦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
吃饱再睡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Superabsorbent Polymers: Synthesis, Properties and Applications 500
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6351127
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8165778
关于积分的说明 17184330
捐赠科研通 5407305
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2862894
邀请新用户注册赠送积分活动 1840413
关于科研通互助平台的介绍 1689539