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스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL)의 두 개의 연구소(Pedro Reis가 이끄는 Flexible Structures Laboratory와 Mark Pauly가 이끄는 Geometric Computing Laboratory)의 연구원 Tian Chen은 기존 메타 물질을 한 단계 더 발전시켜 재현 가능한 기계적 특성을 지닌 물질을 개발함.

Chen은 "재료 구조가 만들어진 후 내부 구조를 변경하는 방법이 있는지 궁금했다"며, “이 아이디어는 강성과 강도와 같은 다양한 물리적 특성을 나타낼 수 있는 단일 소재를 개발하여 매번 소재를 교체 할 필요가 없도록 하는 것”이었다고 말함.

개발된 메타 물질은 실리콘과 자성 분말로 만들어져 기계적 특성이 변할 수 있는 복잡한 구조를 가지고 있으며, 구조 내의 각 셀은 전기 스위치처럼 작동함.

자기장을 적용하여 개별 세포를 활성화 및 비활성화 할 수 있고, 이는 메타 물질의 내부 상태와 그에 따른 기계적 특성을 바꿀 수 있음.

재료 개발을 위해 그는 컴퓨터 과학과 기계 공학의 방법을 사용함. 또한 이 재료를 테스트하는 데 상당한 시간을 보냄. 그는 실제로 다양한 정도의 강성, 변형 및 강도를 달성하도록 프로그래밍 할 수 있음을 발견함.

프로그래밍 가능한 메타 물질은 복잡하고 에너지 집약적인 전자 메커니즘을 사용하는 로봇과 같은 기계와 유사함. 이 연구를 통해 정적 재료와 기계 간의 올바른 균형을 찾는 것을 목표로 함.

지금까지 수행한 작업이 2D로만 이루어졌기 때문에 3D 구조를 만드는 방법을 설계할 수 있었고, 더 작은 메타 물질을 만들기 위해 스케일을 줄일 수도 있음.

재현 가능한 기계적 메타 물질을 개발한 것으로는 이번 연구가 처음이고, 이는 연구 및 첨단 산업 응용 분야를 위한 많은 흥미로운 길을 열어줄 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Nature ("A reprogrammable mechanical metamaterial with stable memory")에 게재됨.