Vývoj senzorické metamateriálové struktury s nulovým Poissonovým poměrem

Abstract

Cílem této diplomové práce je komplexní návrh a realizace metamateriálové struktury, která se vyznačuje nulovým Poissonovým poměrem. To znamená, že materiál při deformaci v jednom směru nemění své rozměry ve směru druhém. Prvním krokem bude provedení literární rešerše zaměřené na současné koncepty a konstrukční principy metamateriálů, zejména těch, které využívají tzv. SMART materiály s adaptivními nebo senzorickými vlastnostmi. Další část práce se bude věnovat analýze možností využití struktur s nulovým Poissonovým číslem ve specifických technických aplikacích. Po teoretické a koncepční části bude následovat samotný návrh fyzického modelu. Hlavním úkolem je pak navrhnout konkrétní geometrii buněk a konstrukci struktury, která bude odpovídat požadavkům nejen na nulový Poissonův poměr, ale i na možnost integrace senzorických nebo energeticky aktivních prvků. Konkrétní modely buněk nakonec budou testovány a bude zjištěna jejich senzorická odezva a mechanické vlastnosti.

The objective of this thesis is the comprehensive design and realization of a metamaterial structure characterized by a zero Poisson's ratio. This means that when the material is deformed in one direction, it does not change its dimensions in the perpendicular direction. The first step will involve conducting a literature review focused on current concepts and design principles of metamaterials, with particular attention to those utilizing so-called SMART materials with adaptive or sensing capabilities. The next part of the work will analyze the potential applications of structures with zero Poisson's ratio in specific engineering contexts. Following the theoretical and conceptual sections, the design of a physical model will be carried out. The main task is to develop a specific unit cell geometry and structural design that not only achieves a zero Poisson's ratio but also allows for the integration of sensing or energy-active elements. Finally, the proposed unit cell models will be tested to evaluate their sensing response and mechanical properties.