Ibland är det bra att ett material har defekter
Helst vill man undvika defekter när man forskar på materialutveckling; man vill ha kontroll över materialets kvalitet och hållbarhet. Men i vissa fall kan även defekter ge önskvärda egenskaper visar forskning vid Karlstads universitet.
– Att utveckla material med nya funktioner och förbättrad prestanda kräver innovativa insatser inom material- och mekanikforskningen, säger Mahmoud Mousavi, universitetslektor i maskinteknik.
I ett nystartat forskningsprojekt vid Karlstads universitet undersöker och sammanför hans forskargrupp de två begreppen ”metamaterial” och ”defekthantering” i en innovativ kombination. Syftet är att ge nya perspektiv och verktyg i syfte att optimera material med hjälp av strukturell design.
Metamaterial är material med konstruerad intern struktur; artificiella material med egenskaper som inte finns i naturen. I stället för traditionella kemitekniska metoder används strukturell design för att uppnå unika egenskaper. Det ökade intresset för dessa material understryker behovet av kontinuummodeller för design och analys. Nya genombrott inom 3D-utskrift öppnar möjligheter att framställa metamaterialen.
Skapade defekter för att förbättra materialegenskaper
Tanken med defekthantering är att avsiktligt skapa strukturella defekter för att förbättra utvalda materialegenskaper. För att uppnå hållbar tillväxt kan både perfektion och ofullkomlighet i designen av framtida material komma till nytta. Konceptet som sådant har redan blivit realiserat i form av metaytor för att förbättra ytors optiska egenskaper. I detta sammanhang utmanas den traditionella synen att alltid eftersträva perfekta material.
– I ett bredare perspektiv kan med andra ord både perfektion och ofullkomlighet bidra. I detta projekt implementerar vi idén om defekthantering på metamaterialens mekaniska egenskaper.
För att kunna konstruera ett komplext defektsystem med önskade egenskaper kommer en kontinuummodell av ett metamaterial med ett system av defekter att utvecklas. En sådan modell kommer att göra defekthantering möjlig.
– Kunskapen som genereras av detta projekt kommer att ge oss möjligheten att inkludera både perfektion och imperfektion som designparametrar för att åstadkomma metamaterial med önskade egenskaper, säger Mahmoud Mousavi.
Forskningsanslaget från Vetenskapsrådet möjliggör forskning i fyra år, förhoppningen är också att knyta en doktorand till projektet.
Kontakt:
Mahmoud Mousavi, universitetslektor i maskinteknik, Karlstads universitet mahmoud.mousavi@kau.se
