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
刚刚
huang完成签到,获得积分10
1秒前
传奇3应助清脆的乾采纳,获得10
1秒前
3秒前
3秒前
3秒前
haishixigua完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
开心青旋完成签到,获得积分10
4秒前
所所应助xy采纳,获得10
4秒前
2711完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
風声鶴唳发布了新的文献求助100
5秒前
5秒前
浮游应助huang采纳,获得10
6秒前
Clover04完成签到,获得积分10
6秒前
我爱科研发布了新的文献求助10
6秒前
科科发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
李健的小迷弟应助赵睿采纳,获得10
6秒前
Hello应助美好的精神状态采纳,获得10
7秒前
Momo完成签到,获得积分10
7秒前
Atan发布了新的文献求助10
7秒前
yankel发布了新的文献求助10
8秒前
llyu玉发布了新的文献求助10
9秒前
大模型应助warmen采纳,获得10
9秒前
合伙完成签到,获得积分10
9秒前
Charles发布了新的文献求助10
9秒前
酷炫傲安发布了新的文献求助10
9秒前
六橙橙发布了新的文献求助10
9秒前
阿紫发布了新的文献求助10
10秒前
zss发布了新的文献求助10
10秒前
Throb发布了新的文献求助10
11秒前
佳佳完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 500
GMP in Practice: Regulatory Expectations for the Pharmaceutical Industry 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 6295619
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8113246
关于积分的说明 16980647
捐赠科研通 5357907
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2846598
邀请新用户注册赠送积分活动 1823815
关于科研通互助平台的介绍 1678991