Challenges and opportunities by fluid-structure-interaction in natural and metamaterials

Mit Flüssigkeit gefüllte Materialien weisen verschiedene Arten dynamischer Signale auf, die von der Frequenz und der Stimulation abhängen. Dies kann zwar Herausforderungen für das Bandlücken-Design und die Modellierung mit sich bringen, bietet aber auch Möglichkeiten zur Charakterisierung und Steuerung. In diesem Vortrag werden zunächst klassische feststoffgebundene und flüssigkeitsgebundene Wellen in Geomaterialien erläutert, die durch die Biot-Theorie effektiv beschrieben werden können. In weicheren Materialien ändern sich jedoch die Rollen von Feststoff und Flüssigkeit. Numerische und experimentelle Ergebnisse verdeutlichen diese umgekehrten Rollen und zeigen eine langsame Festkörperwelle, die sich durch einen Polymerrahmen ausbreitet, neben einer schnelleren Luftwelle, die sich durch dessen Kanäle ausbreitet. Schließlich wird der sogenannte Squirt-Flow-Effekt genutzt, um ein Metamaterial zu entwerfen, das durch Knicken von Poren, die lokal Flüssigkeit austauschen, eine hohe Dämpfung erzielen kann.