Hierarchische auxetische mechanische Metamaterialien

Auxetische mechanische Metamaterialien sind konstruierte Systeme, die aufgrund ihrer sub-unit Struktur die ungewöhnliche makroskopische Eigenschaft eines negativen Poisson-Verhältnisses zeigen, anstatt aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung. Obwohl ihr einzigartiges Verhalten sie in vielen praktischen Anwendungen gegenüber herkömmlichen Materialien überlegen macht, sind sie begrenzt verfügbar. Hier schlagen wir eine neue Klasse von hierarchischen Auxetiken vor, die auf dem Mechanismus rotierender starrer Einheiten basieren. Diese Systeme behalten die verbesserten Eigenschaften eines negativen Poisson-Verhältnisses bei und profitieren zusätzlich von der Hierarchie. Durch Simulationen an typischen hierarchischen mehrstufigen rotierenden Quadraten zeigen wir, dass man durch Design das Ausmaß der Auxetizität, den Grad der Öffnung und die Größe der verschiedenen Poren im System steuern kann. Dies macht das System vielseitiger als ähnliche nicht-hierarchische Systeme und zu vielversprechenden Kandidaten für industrielle und biomedizinische Anwendungen, wie Stents und Hauttransplantate.