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
安思颖完成签到,获得积分20
刚刚
初(*^▽^*)心应助顽石采纳,获得10
1秒前
顾矜应助pengli1981采纳,获得10
1秒前
HONGZ发布了新的文献求助10
1秒前
SUN发布了新的文献求助80
2秒前
今后应助七yy采纳,获得10
4秒前
唉呀完成签到,获得积分20
4秒前
科研通AI6.1应助ZZZ采纳,获得20
5秒前
爱宁完成签到 ,获得积分10
5秒前
mzw完成签到 ,获得积分10
5秒前
munirah发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
Ran完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
蒸鱼完成签到,获得积分20
7秒前
可爱的函函应助Dive采纳,获得10
9秒前
PAD关闭了PAD文献求助
9秒前
唉呀发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
蜜蜜完成签到,获得积分10
12秒前
Nancy完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
CC发布了新的文献求助10
12秒前
SciGPT应助wwe采纳,获得100
13秒前
14秒前
14秒前
天天快乐应助HAOHAO采纳,获得10
15秒前
欲见完成签到 ,获得积分10
15秒前
七yy发布了新的文献求助10
16秒前
Ava应助勇敢蛋黄派采纳,获得10
16秒前
16秒前
wdddr发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
QWERT应助huang采纳,获得30
17秒前
shouz发布了新的文献求助10
17秒前
季颜发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
虚幻绫发布了新的文献求助20
18秒前
WSY完成签到 ,获得积分10
18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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
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 6512855
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8306331
关于积分的说明 17745995
捐赠科研通 5615027
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2923914
邀请新用户注册赠送积分活动 1901131
关于科研通互助平台的介绍 1762844