In den letzten Jahren gelingt die Konstruktion von Stoffen mit erwünschten elektronischen, optischen oder chemischen Eigenschaften zunehmend besser. Dazu haben Erkenntnisse aus der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung ebenso beigetragen wie neue Labortechniken und Computersimulationen. Manchmal hilft auf dem Weg zur gezielten Manipulation von Strahlung und Atomen bereits ein inspirierender Blick auf Vorbilder in der Natur, etwa auf die verblüffenden Farbeffekte im nanoskaligen Panzer von Insekten. In anderen Fällen erhalten die Stoffe komplexe Strukturen oder einzigartige Merkmale, die nirgends sonst vorkommen – so hielten es selbst Fachleute lange für unmöglich, Wellen regelrecht um Hindernisse herumzuschicken. Zwar funktionieren viele Bauteile bislang erst im Labormaßstab. Doch das Machbare scheint allmählich nur noch durch Vorstellungskraft und experimentelles Geschick begrenzt zu sein.
Aktualisiert: 2023-05-26
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In den letzten Jahren gelingt die Konstruktion von Stoffen mit erwünschten elektronischen, optischen oder chemischen Eigenschaften zunehmend besser. Dazu haben Erkenntnisse aus der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung ebenso beigetragen wie neue Labortechniken und Computersimulationen. Manchmal hilft auf dem Weg zur gezielten Manipulation von Strahlung und Atomen bereits ein inspirierender Blick auf Vorbilder in der Natur, etwa auf die verblüffenden Farbeffekte im nanoskaligen Panzer von Insekten. In anderen Fällen erhalten die Stoffe komplexe Strukturen oder einzigartige Merkmale, die nirgends sonst vorkommen – so hielten es selbst Fachleute lange für unmöglich, Wellen regelrecht um Hindernisse herumzuschicken. Zwar funktionieren viele Bauteile bislang erst im Labormaßstab. Doch das Machbare scheint allmählich nur noch durch Vorstellungskraft und experimentelles Geschick begrenzt zu sein.
Aktualisiert: 2023-05-04
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Metamaterialien, aus gezielt gestalteten Basiszellen aufgebaute Materialien, zeigen Effektiveigenschaften, die in erster Linie durch die Struktur getrieben werden und weniger von den Materialeigenschaften ihrer Konstituenten abhängen. In dieser Arbeit wird untersucht welches Potential sich durch die gezielte Ausnutzung von strukturellen Instabilitäten auf der Mikroebene ergibt und wie diese Materialien auf den verschiedenen relevanten Größenskalen modelliert werden können. Metamaterials, composed of structural building blocks, derive their effective properties from the structure, rather than from their constituent materials they are built from. By designing and analysing a mechanical unstable metamaterial, the potentials given by structural instabilities are investigated. Furthermore the possibilities in modelling the stability behaviour and the effective properties of such materials on the different length-scales are intensively discussed throughout this work.
Aktualisiert: 2021-02-11
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