Designing Mechanical Metamaterials with Kirigami‐Inspired, Hierarchical Constructions for Giant Positive and Negative Thermal Expansion

热膨胀 超材料 材料科学 负热膨胀 制作 收缩率 热的 微观结构 复合材料 工程物理 光电子学 热力学 物理 医学 替代医学 病理
作者
Xiaogang Guo,Xiaoyue Ni,Jiahong Li,Hang Zhang,Fan Zhang,Huabin Yu,Jun Wu,Yun Bai,Hongshuai Lei,Yonggang Huang,John A. Rogers,Yihui Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (3) 被引量:92
标识
DOI:10.1002/adma.202004919
摘要

Abstract Advanced mechanical metamaterials with unusual thermal expansion properties represent an area of growing interest, due to their promising potential for use in a broad range of areas. In spite of previous work on metamaterials with large or ultralow coefficient of thermal expansion (CTE), achieving a broad range of CTE values with access to large thermally induced dimensional changes in structures with high filling ratios remains a key challenge. Here, design concepts and fabrication strategies for a kirigami‐inspired class of 2D hierarchical metamaterials that can effectively convert the thermal mismatch between two closely packed constituent materials into giant levels of biaxial/uniaxial thermal expansion/shrinkage are presented. At large filling ratios (>50%), these systems offer not only unprecedented negative and positive biaxial CTE (i.e., −5950 and 10 710 ppm K −1 ), but also large biaxial thermal expansion properties (e.g., > 21% for 20 K temperature increase). Theoretical modeling of thermal deformations provides a clear understanding of the microstructure–property relationships and serves as a basis for design choices for desired CTE values. An Ashby plot of the CTE versus density serves as a quantitative comparison of the hierarchical metamaterials presented here to previously reported systems, indicating the capability for substantially enlarging the accessible range of CTE.
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
江誌濤发布了新的文献求助200
1秒前
范诚发布了新的文献求助10
1秒前
别感冒发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
忧郁发卡完成签到,获得积分10
1秒前
天妒嘤才发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
慕青应助开朗的尔琴采纳,获得10
2秒前
生动天亦发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
佳银完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
科目三应助sui采纳,获得10
6秒前
北觅完成签到 ,获得积分10
6秒前
xmy发布了新的文献求助10
6秒前
朱大帅发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
Lucas应助天妒嘤才采纳,获得10
8秒前
华仔应助耳喃采纳,获得10
8秒前
8秒前
超人不会飞完成签到,获得积分10
8秒前
七海之风发布了新的文献求助10
9秒前
meow发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
此时此刻完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
笑点低冥发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
是子子子子枫完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
共享精神应助默默的采纳,获得10
11秒前
科研猪发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
ambvez发布了新的文献求助10
12秒前
古月完成签到,获得积分10
13秒前
111完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6.2应助6000采纳,获得10
14秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7345042
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8957333
关于积分的说明 19020191
捐赠科研通 6996656
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3219887
关于科研通互助平台的介绍 2384819
邀请新用户注册赠送积分活动 2200115