Resilient 3D hierarchical architected metamaterials
Notice bibliographique
Résumé
Hierarchically designed structures with architectural features that span across multiple length scales are found in numerous hard biomaterials, like bone, wood, and glass sponge skeletons, as well as manmade structures, like the Eiffel Tower. It has been hypothesized that their mechanical robustness and damage tolerance stem from sophisticated ordering within the constituents, but the specific role of hierarchy remains to be fully described and understood. We apply the principles of hierarchical design to create structural metamaterials from three material systems: (i) polymer, (ii) hollow ceramic, and (iii) ceramic-polymer composites that are patterned into self-similar unit cells in a fractal-like geometry. In situ nanomechanical experiments revealed (i) a nearly theoretical scaling of structural strength and stiffness with relative density, which outperforms existing nonhierarchical nanolattices; (ii) recoverability, with hollow alumina samples recovering up to 98% of their original height after compression to ≥ 50% strain; (iii) suppression of brittle failure and structural instabilities in hollow ceramic hierarchical nanolattices; and (iv) a range of deformation mechanisms that can be tuned by changing the slenderness ratios of the beams. Additional levels of hierarchy beyond a second order did not increase the strength or stiffness, which suggests the existence of an optimal degree of hierarchy to amplify resilience. We developed a computational model that captures local stress distributions within the nanolattices under compression and explains some of the underlying deformation mechanisms as well as validates the measured effective stiffness to be interpreted as a metamaterial property.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».