Ny forskning publicerad i Vetenskapliga rapporter har avslöjat att en enkel men robust algoritm kan hjälpa ingenjörer att förbättra designen av cellulära material som används i en mängd olika tillämpningar, allt från försvar, biomedicinska till smarta strukturer och flygsektorn.

Sättet på vilket cellulära material kommer att fungera kan vara osäkert och därför kan beräkningar för att hjälpa ingenjörer förutsäga hur de kommer att reagera för en viss design, för en given uppsättning laster, villkor och begränsningar, kan hjälpa till att maximera deras design och efterföljande prestanda.

Forskningssamarbetspartnerna vid fakulteten för naturvetenskap och teknik, Swansea University, Indian Institute of Technology Delhi och Brown University, U.S., fann att att köra specialiserade beräkningar kan hjälpa ingenjörer att hitta den optimala mikrostrukturen för cellulära material som används för en mängd olika ändamål, från avancerade flygtillämpningar till stentar som används för blockerade artärer.

Forskningens medförfattare Dr. Tanmoy Chatterjee sa:"Denna artikel är resultatet av ett års ihållande samarbetsforskning. Resultaten illustrerar att osäkerheter i mikroskalan kan drastiskt påverka den mekaniska prestandan hos metamaterial. Vår formulering uppnådde nya mikrostrukturdesigner genom att använda beräkningsalgoritmer som följer naturens evolutionära principer."

Medförfattare professor Sondipon Adhikari förklarar:"Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för oss att uppnå extrema mekaniska egenskaper som involverade negativt Poissons förhållande (auxetic metamaterial) och elasticitetsmodul. Förmågan att manipulera extrema mekaniska egenskaper genom nya optimala mikroarkitekturdesigner kommer att öppna upp nya möjligheter för tillverkning och applikationer."