電気工学および電子技術ジャーナル

負のポアソン比を調整可能な 3D プリントされた連続および短炭素繊維強化複合メタマテリアル

ユアン・チェン

現在、メタマテリアルは、スマートマテリアル、傾斜材料、形状記憶合金、生体材料など、幅広い用途で注目を集めています。本研究では、3Dプリントを統合した計算設計法を開発し、連続および短炭素繊維強化複合メタマテリアルに負のポアソン比を付与しました。まず、均質化ベースのトポロジー最適化と繊維配置方法論を統合した学際的手法を使用して、連続炭素繊維 (CCF) 複合材料を設計し、溶融フィラメント製造による 3D プリント設定を決定しました。次に、純粋ポリアミド (PA)、短炭素繊維強化 PA (SCF/PA)、CCF 強化 PA (CCF/PA) で作られた試験片を製造し、比較評価のためにテストしました。最後に、炭素繊維強化の効果が調査され、CCF を少量追加 (vol% = 0.23) すると、PA メタマテリアルの負のポアソン比が -0.24 から -0.34 に改善されることが示されました。しかし、他のより大きなCCF体積分率は、負のポアソン比を減少させる。