형상기억합금-PDMS 복합재 기반 소프트 오그제틱 구조의 형상 모핑 특성
Shape Morphing Characteristics of Soft Auxetic Structures based on Shape Memory Alloy-PDMS Composites
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초록
음의 푸아송 비를 갖는 오그제틱 구조는 일반적인 구조와 상반된 거동 특성을 지니고 있어 에너지 흡수, 로봇 등의 다양한 분야에서 관심 받고 있다. 하지만, 현재까지는 오그제틱 구조의 설계 및 최적화에 대한 연구가 중점적으로 진행되고 있으며 이를 활용하는 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 기술을 활용하여 삼각형 형태의 천공을 가진 소프트 오그제틱 구조를 제작하여 기하학적 구조에 따른 기계적 물성을 확인하고, 푸아송 비의 변화를 계산하였다. 또한, 제작한 소프트 오그제틱 구조 내에 형상기억합금을 삽입함으로써 오그제틱 구조의 능동적 2차원 변형을 구현하고 이의 선택적 물체 투과성을 확인하였다. 이 기술은 소프트 로봇, 웨어러블 전자기기, 통기성이 제어되는 차세대 의류, 스마트 유연 센서 등 넓은 범위에 걸쳐 다양한 산업분야에 파급효과를 불러올 수 있을 것이다.
Abstract
An auxetic structure with negative Poisson's ratio exhibits distinctive mechanical properties in contrast to conventional structures, garnering interest in various fields. However, current research has predominantly focused on the design and optimization of auxetic structures, with limited exploration of their practical applications. In this study, we utilized 3D printing technology to fabricate a soft auxetic structure with triangular shaped perforations, examining the mechanical properties based on geometric structure. Additionally, by inserting shape memory alloys into the fabricated soft auxetic structure, we achieved active two-dimensional deformations and confirmed its selective object permeability. This technology holds the potential to have far-reaching implications across a broad spectrum of industries.
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