JP2018511763A - ゼロ多孔性npr構造体、および特定の局所性のためのnpr構造体の調整 - Google Patents
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Abstract
本概念は、負のポアソン比を提供するために配置された複数の構造要素を有するゼロ多孔性構造体を含み、さらに、負のポアソン比が単一の材料のゼロ多孔性構造体を生成するための新たな機構を含む。本開示は、正のポアソン比(PPR)を有するシート構造体またはその1つ以上の副部品の、1つ以上の軸に沿っての負のポアソン比(「オーゼティック」構造体)への変形を対象とする。
Description
本開示は、概して、負のポアソン比(「NPR(Negative Poisson’s Ratio)」)を保有する材料に加えて、このような材料を使用するシステム、方法、および装置に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、2015年2月20日に出願された米国仮特許出願第62/118,819号と、2015年1月9日に出願された米国仮特許出願第62/101,823号とへの優先権を主張し、それら仮特許出願の両方は、それらのそれぞれ全体において本願に引用して援用する。
本出願は、2015年2月20日に出願された米国仮特許出願第62/118,819号と、2015年1月9日に出願された米国仮特許出願第62/101,823号とへの優先権を主張し、それら仮特許出願の両方は、それらのそれぞれ全体において本願に引用して援用する。
材料が特定の軸に沿って圧縮されるとき、材料は、最も一般的には、加えられる荷重に対して直角の方向に、拡張するように観察される。この挙動を特徴付ける特性はポアソン比であり、ポアソン比は、負の横断方向の歪みと長手方向の歪みとの間の比として定義できる。大部分の材料は、正のポアソン比で特徴付けられ、これは、ゴムについてはおおよそ0.5であり、ガラスおよび鋼鉄については0.3である。
負のポアソン比を伴う材料は、圧縮(または、伸長)されるとき、横断方向に収縮(または、拡張)することになり、それらは原理的には存在し得るが、実際の例の実演は比較的最近である。負のポアソン比の挙動を呈する材料は、「オーゼティック(auxetic)」としばしば称される。多くの研究の結果は、オーゼティック挙動は材料の微小構造とその変形との間の相互作用を伴うことを示唆している。これの例は、立方格子を伴う材料、天然の積層セラミック、強誘電性多結晶セラミック、およびゼオライトがすべて負のポアソン比の挙動を呈し得るという発見によって提供されている。さらに、いくつかの幾何学および機構が、ポアソン比についての負の値を達成するために提案されており、リエントラント構造を伴う発泡体、階層性積層、高分子発泡体、および金属発泡体がある。負のポアソン比の効果は、ソフトリソグラフィーを用いて、カーボンナノチューブのシート組立体を伴うナノスケールにおいて作られた複雑な構造体を用いて、ミクロン規模において実演されてきた。
フィリップ D.ナポリ(Phillip D.Napoli)の特許文献1は、高温用途において利用される燃焼器ライナといった工学的構造部材の例を示している。燃焼器ライナは、概して、タスタービンの燃焼セクションにおいて使用されるが、排気セクションにおいて、または、タービン翼など、ガスタービンの他のセクションまたは構成部品において使用されてもよい。動作中、燃焼器は、約華氏3,000度以上など、極めて高い温度でガスを燃焼する。この強烈な熱がタービンへと出て行く前に燃焼器を損傷するのを防止するために、燃焼器ライナが、周囲のエンジンを断熱するために、燃焼器に挿入される。燃焼器ライナの厚み方向の温度差および圧力差を最小にするために、冷却スロットが、特許文献1に見られるものなど、従来から設けられている。特許文献1は、ライナの壁を通じて斜めにされ、連続するパターンで配置されている離間された孔を有する環状燃焼器ライナの一部を示している。ジェームス ページ ストロール(James Page Strohl)らの特許文献2は、ガスタービンの所望の領域の冷却を高めるために、および、冷却孔とその周りとにおける応力レベルを低減するために成形された冷却孔を有する工学的構造部材の他の例を示している。ヤコブ ケラー博士(Dr.Jakob Keller)の特許文献3は、ガスタービンの燃焼領域で使用される穿孔ライナの他の例を示している。なおも他の例では、マリー C.ボイス(Mary C.Boyce)らの特許文献4は、重大な巨視的な応力または歪みの適用において構造配置に変形を受けるエラストマまたは弾塑性の周期的な固体を含むいくつかの変形性周期構造を開示している。ハーバード大学の総長およびフェローの特許文献5は、特に、負のポアソン比の挙動を提供する繰り返しの細長い開口のパターンを伴う空隙構造体を開示している。ハーバード大学の総長およびフェローの特許文献6は、特に、固体(正のポアソン比を有する)への応力の適用において、固体に疑似的なオーゼティック(NPR)挙動を呈させる工学的空隙構造体を有する固体を開示している。工学的空隙構造体は、例えば、ガスタービン燃焼器を伴う用途に適している多孔性を提供する。前述の特許文献のすべてが、すべての目的に対して、それらのそれぞれ全体において本願に引用して援用する。
本開示は、正のポアソン比(PPR:Positive Poisson’s Ratio)を有するシート構造体またはその1つ以上の副部品の、1つ以上の軸に沿っての負のポアソン比(「オーゼティック」構造体)への変形を対象とする。
本概念の少なくとも一部の態様では、ゼロ多孔性構造体が、負のポアソン比を提供するために配置される複数の構造要素を備えるゼロ多孔性材料を備える。一部の態様では、構造体は、限定されることはないが、鋼板、圧延鋼板、金属板など、シート材料を含む。他の態様では、構造体は、限定されることはないが、鋳物または金属プレートを含んでもよい。なおも他の態様では、構造体は、限定されることはないが、複合材料、ポリマ、および金属合金を含む他の形態要因または材料を含んでもよい。
本概念の少なくとも他の態様では、ゼロ多孔性構造体が、第1の複数の構造要素の第1のタイル状部を備える第1の材料部分と、第2の複数の構造要素の第2のタイル状部を備える第2の材料部分とを備え、第1のタイル状部は第2のタイル状部と異なり、第1の材料部分または第2の材料部分の少なくとも一方は、それぞれのタイル状構成に応答して、所定の局所的な負のポアソン比または所定の全体的な負のポアソン比の少なくとも一方を提供する。
本概念のなおも他の態様では、ゼロ多孔性構造体を構築するための方法が、ゼロ多孔性構造体のための設計制約を確立するステップと、設計制約内で、総計で結果得られる負のポアソン比を前記構造体に提供する1つ以上の形を有する複数の構造要素を担持する少なくとも1つのタイル状パターンを決定するステップとを含む。方法は、決定するステップと一致するゼロ多孔性構造体を構築するステップも含む。
本概念のなおも他の態様では、ゼロ多孔性構造体が、球状キャップを備え得る、または、次式の関数によって定義され得る定められた複数の構造要素がそれ自体に形成されている薄い壁の構造体を備える。
以下のような制限がある。
ここで、aおよびbは、f(x、y)=0の平面における楕円体の縦横比を制御し、δは、構造要素の最大深さを示し、α、βは、平面から出る曲率を変化させ、構造要素は、全体として、負のポアソン比を伴う構造体を提供する。
上記の概要は、本開示の各々の実施形態またはあらゆる態様を表すように意図されていない。むしろ、概要は、本明細書で提示されている新規の特徴の一部の例示を提供しているだけである。本開示の上記の特徴および利点と、他の特徴および利点とは、添付の図面および添付の請求項との関連で解釈されるとき、本発明を実行するための例示の実施形態および様態の以下の詳細な記載から容易に明らかとなる。
本開示の態様は、様々な変更および代替の形態が可能であり、特定の実施形態が、例として図面に示されており、本明細書で詳細に記載されることになる。しかしながら、本発明は、開示した特定の形態に限定されるように意図されていない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されているような本発明の精神および範囲内にあるすべての変更、均等、および代替を網羅するものである。
図面および本明細書の記載は、本開示が、本発明の原理の例示として解釈され、本開示の幅広い態様を図示した実施形態に限定するように意図されないという理解で、本発明の代表的な実施形態を提供している。その程度まで、例えば、請求項において明確に記述されていないが、要約、発明の概要、および発明を実施するための形態のセクションで開示されている要素および限定は、含意、推論、または他の方法によって、単一的または集約的に、請求項に組み込まれるべきではない。
ここでの発明を実施するための形態の目的のために、明確に請求権が放棄されない場合、単数形は複数形を含み、逆も然りであり、「および」および「または」という言葉は接続語と離接語との両方とするものであり、「すべて」という言葉は「あらゆるすべて」を意味し、「あらゆる」という言葉は「あらゆるすべて」を意味し、「含む」および「備える」という言葉は「限定なく含む」ことを意味する。さらに、「約」、「ほとんど」、「実質的に」、「おおよそ」などの近似の言葉は、本明細書では、「〜において、〜の近くで、もしくは、〜の近くにおいて」、「〜の3〜5%内で」、「許容可能な製造公差内で」、またはそれらの任意の論理的な組み合わせで、使用可能である。
本開示の態様は、限定されることはないが、局所的および/または全体的な負のポアソン比(NPR)またはオーゼティック挙動を総計で提供するパターンで形成される凹状および/または凸状の構造体または「窪み」など、複数の構造要素を保持する構造体を対象とする。
例えば、すべての目的に対して、それらのそれぞれ全体において本願に引用して援用する特許文献7および特許文献8に記載されているものといった、開示されているNPR構造体の種類に反して、本明細書に開示されているNPR構造体は、多孔性ではない。
図1(a)〜図1(b)は、(a)同じ方向で材料の平面から出ていく複数の構造要素20(例えば、「窪み」)でパターン化された構造体10(例えば、シート材料など)、および、(b)第1の方向に(例えば、シートの平面に対して垂直に、など)材料の平面を出ていくように構成される第1の複数の構造要素20と、第2の方向に(例えば、シートの平面に対して第1の方向とは反対の方向に垂直に、など)材料の平面を出ていくように構成される第2の複数の構造要素20’とでパターン化された構造体10の等角図および側面図をそれぞれ提示している。
様々な態様において、構造体は、特定の用途にとって適しているような、金属、アルミニウム、鋼鉄、および/または合金を含む。例として、高温の用途において、適切な材料は、限定されることはないが、ニッケルに基づく超合金(例えば、Inconel(例えば、IN100、IN600、IN713)、Waspaloy、Rene合金(例えば、Rene41、Rene80、Rene95、ReneN5)、Haynes合金、Incoloy、MP98T、TMS合金、およびCMSX(例えば、CMSX−4)単結晶合金など)など、「超合金」を含み得る。
構造要素20、または、異なる構造要素(例えば、符号20、20’)の組み合わせは、限定されることはないが、図1(a)または図1(d)において表された張力Fなど、1つ以上の軸に沿って作用する応力に応答して、基になる構造体10を、正のポアソン比(PPR)から負のポアソン比(NPR)へと変換する。
図1(b)に示しているように、第1の構造要素20および第2の構造要素20’は、交互になる関係で配置されている。しかしながら、この配置は非限定的であり、本概念は、負のポアソン比(NPR)を提供する、本明細書に開示しているような、1つまたは複数の構造要素の任意のタイル状の配置を明確に含んでいる。例として、複数の構造要素を担持するシートのためのさらなる非限定的なタイル状パターンが図2(a)〜図2(h)に示されている。
図1(c)は、図1(b)によるシートの異なる表現を示しており、シートは、第1の方向に(例えば、シートの平面に対して垂直に、など)構造体10の平面を出ていく、または、その平面を越えて延びる第1の構造要素20(白色の円として図示されている)と、第2の方向に(例えば、シートの平面に対して第1の方向とは反対の方向に垂直に、など)材料の平面を出ていく、または、その平面を越えて延びる第2の構造要素20’(影付きの円として図示されている)とでパターン化されている。
白色の円および影付きの円の取り決めは、それぞれが異なる方向(例えば、反対の方向)で構造体10の平面を出ていく構造要素20、20’を視覚的に表すために、図1(d)および図2(a)〜図2(h)においてもさらに用いられている。例として、白色の円は、特定の基準座標系から、凸状構造体を表しており、一方、影付きの円は、基準座標系の同じ視点から、凹状構造体を表している。
図1(d)は、円筒形に形成されており、同じ方向(図示した例では、円筒の中心軸「A」に向かって内向き)にシートの平面から出ていく複数の構造要素20(例えば、窪み)でパターン化されている構造体10の例を示している。構造要素のおかげで、描写した構成では、構造体10は、正のポアソン比(PPR)ではなく負のポアソン比(NPR)を保有するように形成されている。
少なくとも一部の態様では、図1(a)〜図1(d)における構造要素20、20’は球状キャップを備えている。本明細書で定めているように、「球状キャップ」は、所与の平面に沿って球を切断することから生じる部分のうちの1つを言っている。図1(a)〜図1(d)に示した例では、球状キャップの構造要素20、20’は、図示の目的のための任意に選択された断面、深さ、および平面から出る輪郭で示されており、これらのパラメータは、本概念の様々な態様により異なってもよい。具体的には、図示した例は、構造要素20および20’における一様性を示しているが(つまり、例は、球状キャップの構造要素をすべて示している)、本概念は、構造体10において、構造体10の一方の側において、または構造体10の両側において、異なる構造要素(例えば、球形、回転楕円、または楕円のキャップ)の利用を明確に含む。構造要素は、例えば、全体的に楕円の構造要素や、球状キャップの構造要素と楕円の構造要素との組み合わせなどの異なる構造要素の組み合わせを備えてもよい。これらの構造要素のいずれについても、構造要素は、設計変数の中でも、深さ、縦横比、および傾斜の険しさにおいて、異なってもよい。
しかしながら、構造要素20、20’は、三角形、正方形、菱形、および六角形の格子を含む異なる形で配置されてもよい。すべての場合において、構造要素20、20’は、平坦なシート、湾曲した材料、または曲線の有る材料を含み得る材料の一方の側または両側から延びることができる。構造要素20、20’の一部の非限定的な配置が、図2(a)〜図2(h)に示されている。しかしながら、これらのタイル状パターンのすべてが全体的なNPR挙動を必ずもたらすとは限らないことは、留意されるべきである。代わりに、一部のタイル状パターンは、有利には、構造体の変位場における縮小または拡張の特別なパターンを生成するために、有利に利用される。前述の場合にあるように、このような構造要素(例えば、窪みなど)は、球状キャップに制限されることはないが、特徴の中でも、深さ、縦横比、および傾斜の険しさにおいて、大きく異なってもよい。
図1(a)に関して先に記載したように、本概念の一態様は、同じ方向で構造体10の平面を出ていく同一の構造要素20の正方形の格子を備える。図1(a)の構造は、軸方向の力Fによって描写されるものなど、荷重を受けるとき、図1(d)に示されているものなど、円筒形の構造体においてオーゼティック挙動を呈する。図1(b)および図1(c)の構造体は、他方では、一軸方向の荷重の下で、平面状の構造体においてNPR挙動を示す。
断面、深さ、および/または平面から出る輪郭は、本概念により大幅に異なってもよいが、すべての可能の組み合わせがNPR挙動をもたらすわけではない。NPR挙動は、材料の厚さが他の寸法の約10分の1未満である場合に、薄い外殻構造において観察されている。発明者によって実施されたシミュレーションでは、構造要素(例えば、球状キャップ)の断面の半径がプレート厚さの10倍未満である場合にNPR挙動が徐々に無くなることが観察されている。構造要素の断面積が、材料表面の大きい領域(例えば、概して、約50%超)を覆うために必要であることが、さらに決定されている。構造要素のための疑似多孔性は、組み合わされた構造要素の断面積(ASE)と、全体の構造の面積(AS)との間の比として定義され得る(つまり、疑似多孔性=ASE/AS)。局所的な領域(例えば、単位セル)では、疑似多孔性は、構造要のうちの1つ(例えば、図1(c)に示した白色の円)の面積と、図1(c)において点線の正方形25によって示しているものなど、それを包囲する仮想的な幾何学的要素(例えば、正方形)の面積との間の比として理解され得る。球形の構造要素については、構造体の疑似多孔性は、NPR挙動を確保するために、約50%以上が望ましい。最後に、前述したように、構造要素の深さもNPR挙動に影響を与え得る。例えば、球形の構造要素では、構造要素の深さについての最適な値は、構造要素の半径の約半分の値である。
先に記載したように、構造要素は、様々な形(所与の材料についての複数の形または材料の副次的部分を含む)を取ることができ、材料または材料の副次的部分に所望の機械的特性を与えるために最適化され得る。球形および回転楕円のキャップなどの前述の幾何学形に加えて、多くの異なる関数が、構造要素の輪郭を作り出すために使用できる。例えば、構造要素は、以下の関数を用いて作り出すことができる。
以下のような制限がある。
次に、この構造要素は、所望の構造要素の構成を達成するために、平面においてタイル状にされ得る。代替で、この構造要素は、所望の構造要素の構成を達成するために、平面においてタイル状にされ、交互に反転され得る。上記の提示された関数では、aおよびbは、f(x、y)=0の平面における楕円体の縦横比を制御し、δは、構造要素の(例えば、窪みの)最大深さを示し、α、βは、平面から出る曲率を変化させる。NPR構造体は、上記の関数を用いて作り出され得るものと同様の形を共有する構造要素によって特徴付けられる任意の材料の形態を取り得る。
提案された構造体の主要な利点は、それ自体の非多孔性と、変位制御された荷重の下で呈される小さい応力値とにある。開示されたゼロ多孔性NPR構造体は、非多孔性であり、流体の通過を許容しないため、限定されることはないが、機械的および/または熱的な負荷を受けるタービン構成部品、熱交換器、配管、支持体、胴体、自動車もしくは車両の構成部品、または任意の他の構造体もしくは構成部品など、多孔性が不利となる任意の構造体における利用に向けて、優れた候補を提示する。
さらに、タイル状パターンは、所望の局所的なオーゼティック挙動を提供するために、および、異なる挙動が構造体の異なるセクションにおいて必要とされる複雑な用途のための最適化を受け入れるために、特定の材料または構造体に沿って変更され得る。例えば、具体的な構造要素(例えば、ガスタービン燃焼器構成部品、燃焼器ライナなど)が、1つ以上の異なる構造要素の種類(例えば、配置、形、密度、深さなど)を備える第1のタイル状パターンを有する第1の材料部分と、1つ以上の異なる構造要素の種類を備える第2のタイル状パターンを有する第2の材料部分と、1つ以上の異なる構造要素の種類を備える第3のタイル状パターンを有する第3の材料部分と、1つ以上の異なる構造要素の種類を備える第nのタイル状パターンを有する第nの材料部分とまでを備え得る。
開示した構造体は、変位の制御されている場合に、非常に小さい応力値を示し、比較的大きい構造的剛性を明らかにし、これは構造体を、荷重の制御された荷重条件と変位の制御された荷重条件との両方での使用に向けて、非常に優れた候補にさせている。
特定の構造要素、タイル状部、および形の選択のための過程に関して、このような過程は、外部の設計制約によって大まかに特徴付けられる。以下の一般的な概念は、本質的には制限するように意図されていないが、設計過程の一部の検討を示すために開示されている。一部の初期の検討は、概して、構造要素が平面から出る大きさ(例えば、深さまたは高さ)および材料(例えば、金属シートなど)の厚さに関する寸法の限定である。構造要素の形の種類(例えば、球形、楕円形、または他の形であるか)が、(1)必要とされるポアソン比の負の大きさと、(2)用途についての最大許容可能応力とによって決定される。非常に小さい負のPRが必要とされる場合、楕円形の構造要素が球形の構造要素よりも好まれる。さらに、構造体の局所的な形(例えば、円筒、平面、湾曲など)は、構造要素がその位置および/またはタイル状パターンにおいて材料の平面から出ていく方向に影響を与えることになる。最大応力が構造体の設計への主要な一因である場合、球形の窪みが好ましいとされる。上記の検討を考慮して、構造要素の微小構造体の大きさは、必要な局所的および全体的なポアソン比に達するためにそれ自体の間隔となるように決定される。当然ながら、作業の順番は、利用可能な設計情報および課される制約に考慮して、本概念によって自由に変更され得る。純粋に例示の目的のために、本概念は、様々なタイル状パターン、構造要素の形、および構造要素の配向が、所望の局所的および/または全体的なNPR特性を達成するために、構造要素の特徴および配置の最適な組み合わせを決定するために、特定の構造体について繰り返し適用される試行錯誤による最適化の技術すら含む。
本概念は、様々なパターンまたはタイル状部に関連して開示されているが、パターンまたはタイル状部の利用に限定されていない。例として、本概念は、所望の局所的または全体的なNPRを達成するために、局所的または全体的な制約(応力、荷重、荷重除去、ピーク応力など)を受ける局所的または全体的な無作為化された分布を有利に採用すらできる。したがって、材料の所与の領域では、構造要素の位置は、非対称のパターンを生成し、所望の全体的または局所的なNPRを生み出す手法で、配置され得る。
これらの実施形態の各々と、それら実施形態の明らかな変形とは、以下の特許請求の範囲において記述されている請求された発明の精神および範囲内にあるとして検討されている。さらに、本概念は、先の要素および態様の任意およびすべての組み合わせおよび部分組み合わせを明示的に含む。
Claims (31)
- 負のポアソン比を提供するために配置される複数の構造要素を備えるゼロ多孔性材料を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。
- 請求項1に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記構造要素は、第1の方向に前記材料の平面を出ていくように構成される第1の複数の構造要素を少なくとも備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項2に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記構造要素は、前記第1の方向と異なる第2の方向に前記材料の平面を出ていくように構成される第2の複数の構造要素を少なくとも備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項3に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の方向は、前記材料の第1の側に対して垂直方向であり、
前記第2の方向は、前記材料の第2の側に対して垂直方向であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項2に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素は、前記材料において少なくとも1つのタイル状のパターンで配置されることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項3に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素および前記第2の複数の構造要素は、前記材料において少なくとも1つのタイル状のパターンで配置されることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1、2、または5のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つは球状キャップを備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1、2、または5のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つは楕円構造体を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つ、または、前記第2の複数の構造要素のうちの少なくとも1つが、球状キャップを備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つ、または、前記第2の複数の構造要素のうちの少なくとも1つが、楕円構造体を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つ、または、前記第2の複数の構造要素のうちの少なくとも1つが、関数、すなわち、
ここで、
δは、構造要素の最大深さを示し、
α、βは、平面から出る曲率を変化させることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項11に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のすべての構成が前記関数によって支配されることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項12に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第2の複数の構造要素のすべての構成が前記関数によって支配されることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記構造体の疑似多孔性が約50%以上であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項7または9に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記球状キャップの構造要素の深さが前記球状キャップの構造要素の半径の約半分であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 第1の複数の構造要素の第1のタイル状部を備える第1の材料部分と、
第2の複数の構造要素の第2のタイル状部を備える第2の材料部分と
を備え、
前記第1のタイル状部は前記第2のタイル状部と異なり、
前記第1の材料部分または前記第2の材料部分の少なくとも一方は、それぞれのタイル状構成に応答して、所定の局所的な負のポアソン比または所定の全体的な負のポアソン比の少なくとも一方を提供することを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項16に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素は、第1の方向に前記第1の材料部分の平面を出ていくように構成される複数の構造要素を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項17に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素は、前記第1の方向と異なる第2の方向に前記第1の材料部分の平面を出ていくように構成される複数の構造要素を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項18に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の方向は、前記第1の材料部分の第1の側に対して垂直方向であり、
前記第2の方向は、前記第1の材料部分の第2の側に対して垂直方向であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項17に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第2の複数の構造要素は、前記第1の方向に前記第2の材料部分の平面を出ていくように構成される複数の構造要素を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項20に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第2の複数の構造要素は、前記第1の方向と異なる前記第2の方向に前記第2の材料部分の平面を出ていくように構成される複数の構造要素を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項21に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の方向は、前記第2の材料部分の第1の側に対して垂直方向であり、
前記第2の方向は、前記第2の材料部分の第2の側に対して垂直方向であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項16から22のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記構造体の疑似多孔性が約50%以上であることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - 請求項16から22のいずれか1項に記載のゼロ多孔性構造体であって、
前記第1の複数の構造要素のうちの少なくとも1つは球状キャップまたは楕円構造体を備え、
前記第2の複数の構造要素のうちの少なくとも1つは球状キャップまたは楕円構造体を備えることを特徴とするゼロ多孔性構造体。 - ゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記ゼロ多孔性構造体のための設計制約を確立するステップと、
前記設計制約内で、総計で結果得られる負のポアソン比を前記構造体に提供する1つ以上の形を有する複数の構造要素を担持する少なくとも1つのタイル状パターンを決定するステップと、
前記決定するステップと一致する前記ゼロ多孔性構造体を構築するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項25に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記少なくとも1つのタイル状パターンは複数のタイル状パターンを備えることを特徴とする方法。 - 請求項25に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記設計制約は、前記構造要素の平面から出る寸法、材料の厚さ、または、前記構造要素の前記平面から出る寸法および前記材料の前記厚さの組み合わせにおいて寸法上の制限を含むことを特徴とする方法。 - 請求項25に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記構造要素の形が、前記ポアソン比の必要とされる負の大きさによって、少なくとも一部において決定されることを特徴とする方法。 - 請求項28に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記構造要素の形が、前記ゼロ多孔性構造体の適用のための最大許容可能応力によって、少なくとも一部において決定されることを特徴とする方法。 - 請求項27に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記構造要素の平面から出る方向が、前記ゼロ多孔性構造体の局所的な曲率によって決定されることを特徴とする方法。 - 請求項27に記載のゼロ多孔性構造体を構築するための方法であって、
前記構造要素の形が、前記ゼロ多孔性構造体の最大応力によって決定されることを特徴とする方法。
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