Science: Metamaterial mit Dreheffekt

Wissenschaftler des KIT haben ein dreidimensionales Material entworfen, das lineare Druckkräfte in eine Drehbewegung umsetzt / Veröffentlichung im Fachmagazin Science
Metamaterial mit Dreheffekt
Kräfte von oben werden über Stege auf die senkrecht stehenden Ringstrukturen übertragen. Deren Rotation übt zieht an den Ecken der waagerechten Flächen des Würfels (Tobias Frenzel, KIT)
Türme aus chiralen Würfelstrukturen (Foto: Tobias Frenzel, KIT)
Türme aus bis zu 500 chiralen Würfelstrukturen rotierten bei Belastung um die eigene Achse. Achirale Strukturen zeigen diese Eigenschaft nicht (Tobias Frenzel, KIT)

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor. 

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder knicken“, sagt Martin Wegener, Professor am Institut für Angewandte Physik und Direktor am Institut für Nanotechnologie am KIT. „Drehen wird er sich nach den geltenden Regeln der Mechanik aber nicht“, betont er. Seinem Mitarbeiter Tobias Frenzel und Kollegen ist es nun jedoch gelungen, eine filigrane Würfelstruktur zu entwerfen, die auf Belastung mit einer Rotation um die eigene Achse reagiert.

Vollständiger Text: Presseinformation 169/2017

bsb, 24.11.2017