All
All

What are you looking for?

All
Results
Organizations

Quick search

  • Projects supported by TA ČR
  • Excellent projects
  • Projects with the highest public support
  • Current projects

Smart search

  • That is how I find a specific +word
  • That is how I leave the -word out of the results
  • “That is how I can find the whole phrase”

Non-periodic pattern-forming metamaterials: Modular design and fabrication

Project goals

Mechanical metamaterials are the most convincing example of a bottom-up paradigm for the design of engineering materials, in which unprecedented macroscopic properties emerge from the collective response of carefully architectured microstructures. The major bottleneck in currently used metamaterials that exhibit reversible pattern formation is a microstructure periodicity. This project explores the framework of non-periodic tilings, in which material microstructures arise from a compatible assembly of a handful of jigsaw puzzle-like material modules. Successful application requires (i) new generalized continuum theories for understanding the emergent behavior of metamaterials with non-uniform microstructures, (ii) novel algorithms for the simultaneous optimum design of tiles and their assemblies, (iii) validation studies performed on optimized assemblies, and (iv) investigation of mechanisms for targeted self-assembly based on passive interface interactions. The merits of non-periodic modular design will be illustrated with two proof-of-concept demonstrators.

Keywords

mechanical metamaterialsinstability-driven pattern formationWang tilingsgeneralized continuum theoriesmodular-topology optimizationself-assembly

Public support

  • Provider

    Czech Science Foundation

  • Programme

    Grant projects of excellence in basic research EXPRO

  • Call for proposals

    Grantové projekty excelence v základním výzkumu EXPRO (SGA0201900004)

  • Main participants

    České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební

  • Contest type

    VS - Public tender

  • Contract ID

    19-26143X

Alternative language

  • Project name in Czech

    Neperiodické materiály vykazující strukturované deformace: Modulární návrh a výroba

  • Annotation in Czech

    Mechanické metamateriály reprezentují jednu z nepřesvědčivějších aplikací návrhu inženýrských materiálů na základě paradigmatu ,,zespoda nahoru". Tento přístup umožňuje dosažení neobvyklých makroskopických vlastností na základě společné odezvy cíleně navržených mikrostruktur. Pro již používané metamateriály vykazující vratné strukturované deformace je významným omezením periodicita mikrostruktury. V tomto projektu prozkoumáme využití neperiodických dláždění, která pracují s materiálovými mikrostrukturami vzniklými poskládáním materiálových modulů majících podobný charakter jako skládačka puzzle. Úspěšné aplikace tohoto přístupu vyžadují (i) nové zobecněné teorie kontinua, které umožní pochopit celkové chování metamateriálů s nepravidelnou mikrostrukturou, (ii) inovativní algoritmy pro optimální návrh dlaždic a jejich rozložení, (iii) validační studie pro optimalizovaná dláždění a (iv) studium mechanismů pro cílené samoskládání založené na pasivních interakcích mezi dlaždicemi. Výhody neperiodického modulárního návrhu budou ilustrovány pomocí dvou koncepčních demonstrátorů.

Scientific branches

  • R&D category

    ZV - Basic research

  • OECD FORD - main branch

    10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

  • OECD FORD - secondary branch

    20501 - Materials engineering

  • OECD FORD - another secondary branch

    20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)

  • AF - Documentation, librarianship, work with information
    BC - Theory and management systems
    BD - Information theory
    IN - Informatics
    JG - Metallurgy, metal materials
    JI - Composite materials
    JP - Industrial processes and processing

Solution timeline

  • Realization period - beginning

    Jan 1, 2019

  • Realization period - end

    Jun 30, 2024

  • Project status

  • Latest support payment

    Apr 1, 2024

Data delivery to CEP

  • Confidentiality

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

  • Data delivery code

    CEP25-GA0-GX-R

  • Data delivery date

    Mar 12, 2025

Finance

  • Total approved costs

    45,562 thou. CZK

  • Public financial support

    45,562 thou. CZK

  • Other public sources

    0 thou. CZK

  • Non public and foreign sources

    0 thou. CZK

Basic information

Recognised costs

45 562 CZK thou.

Public support

45 562 CZK thou.

100%


Provider

Czech Science Foundation

OECD FORD

Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

Solution period

01. 01. 2019 - 30. 06. 2024