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Mehr mechanische Power

Verdrehte Stäbe aus Metamaterialien speichern viel Energie

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KIT Karlsruher Institut für Technologie
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Ein neues Metamaterial mit super hoher Enthalpie

Den Forscher ist es aber gelungen, durch Torsion spiralförmig verformten Stäbe in ein Metamaterial zu integrieren, das sich makroskopisch unter einachsigen Lasten nutzen lässt. Anhand von Simulationen kann man auch prognostizieren, dass das Metamaterial sehr steif ist und deshalb große Kräfte aufnehmen kann. Außerdem weist es eine zwei- bis 160-mal höhere Enthalpie als andere Metamaterialien auf. Das bestätigte man bereits mit einfachen Druckexperimenten, an verschiedenen chiralen Metamaterialien. Das sind Metamaterialien mit spiegelbildlich aufgebauten Strukturen, wie das Team um Gumbsch erklärt. Materialien mit so hoher elastischer Energiespeicherkapazität könnten in Zukunft in verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen, in denen eine effiziente Energiespeicherung und zugleich eine hohe Stabilität gefragt sind. Außer der Energiespeicherung in Federn seien aber auch die Stoßaufnahme oder -dämpfung sowie flexible Strukturen für die Robotik denkbar. Und damit ausgerüstete Maschinen könnten sparsamer mit Energie umgehen. Die im Inneren der Metamaterialien auftretenden Drehungen können aber auch in rein elastischen Gelenken eingesetzt werden, wie das Team abschließend anmerkt.

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