Q2BSTUDIO és una empresa especialitzada en el desenvolupament i prestació de serveis tecnològics, oferint solucions innovadores per a diverses indústries. En aquest article, presentem un model micromòrfic relaxat augmentat per inèrcia, el qual enriqueix el model prèviament desenvolupat pels autors en introduir un terme Curl P? a la densitat d'energia cinètica. Aquest model millorat permet un ajust més precís de les corbes de dispersió i ofereix la capacitat de descriure modes amb velocitat de grup negativa, els quals estan relacionats amb efectes de refracció negativa.
A més, el model permet major flexibilitat en els valors de les asímptotes corresponents als punts de tall, eliminant una restricció present en versions anteriors. Tot i que l'ajust de corbes obtingut és d'alta qualitat en termes generals, encara és necessari aconseguir una coincidència quantitativa perfecta per a longituds d'ona molt petites, properes a la mida de la cel·la unitària.
els metamaterials són materials les propietats mecàniques dels quals van més enllà de les dels materials convencionals a causa de la seva microestructura heterogènia. Aquests poden presentar respostes inusuals com coeficient de Poisson negatiu, cloaking, enfocament d'ones, canalització, refracció negativa, entre d'altres. La freqüència d'operació de cada metamaterial depèn en gran mesura de la mida i la geometria de la seva cel·la unitària, així com del material base utilitzat.
En aquest article, es presenta un metamaterial de tipus laberíntic basat en polímers, la distribució optimitzada de massa del qual dins de la cel·la unitària permet generar una àmplia banda d'absorció acústica en una escala de mida de l'ordre de centímetres. La modelització per elements finits d'estructures construïdes amb aquest metamaterial resulta inviable a causa de la malla extremadament densa que es requeriria per representar correctament les primes tires de material dins de cada cel·la. Per aquest motiu, es fa evident la necessitat d'un model homogenitzat que permeti emprar aquest innovador metamaterial en dissenys d'enginyeria reals.
S'han desenvolupat diverses tècniques d'homogenització amb l'objectiu de predir de manera rigorosa el comportament mecànic macroscòpic dels metamaterials. No obstant això, moltes d'aquestes tècniques són inadequades per tractar metamaterials de mida finita, ja que estan basades en enfocaments d'escalat adequats només per a medis sense límits definits. Com a resultat, les estructures de metamaterials de mida finita solen ser analitzades mitjançant simulacions d'elements finits que empren directament el material microestructurat, la qual cosa suposa costos computacionals elevats.
Per superar aquest desafiament i permetre el disseny d'estructures complexes utilitzant el metamaterial presentat, es proposa l'ús d'un model micromòrfic relaxat augmentat per inèrcia. Aquest model, basat en el model micromòrfic relaxat prèviament desenvolupat, ha estat ampliat amb un nou terme d'inèrcia que incorpora derivades acoblades d'espai-temps del tensor de microdistorsió. Aquest model ha demostrat ser eficaç en la descripció del comportament de nombrosos metamaterials infinits i de mida finita, i en aquest article s'amplia per poder representar velocitats de grup negatives, cosa que no era possible en versions anteriors.
Es demostrarà que el model proposat és capaç de descriure adequadament la resposta del metamaterial laberíntic en un ampli rang de freqüències i nombres d'ona, incloent valors propers a la mida de la cel·la unitària i per a totes les direccions de propagació, utilitzant un conjunt limitat de paràmetres constitutius independents de la freqüència i l'escala. Així mateix, es mostrarà com el nou terme d'inèrcia és capaç de generar modes amb velocitats de grup negatives, associats amb fenòmens de refracció negativa.
En aquest context, a Q2BSTUDIO estem compromesos amb la innovació tecnològica i el desenvolupament de solucions avançades en l'àmbit del modelatge de materials i simulacions computacionals. El nostre equip treballa amb metodologies d'avantguarda per oferir eines precises i eficients que permetin optimitzar el disseny i la implementació de nous materials amb propietats úniques.
En l'última secció d'aquest article, es presentaran nous dissenys d'estructures de metamaterials laberíntics de mida finita, que podran ser utilitzats per al control d'energia elàstica en el règim acústic i la seva aplicació en diverses indústries.
