CAREER: New Polarizations of Elastic Waves in Architected Materials

职业:建筑材料中弹性波的新极化

基本信息

  • 批准号:
    2341003
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.29万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-04-01 至 2029-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This Faculty Early Career Development (CAREER) grant will fund research that enables the design of dynamic systems to sustain targeted functionalities such as vibration mitigation, ultrasonic imaging, and thermal phononic manipulation, thereby promoting the progress of science, and advancing national prosperity and welfare. The project will build the analytical, computational, and experimental foundations for the knowledge associated with three novel polarizations of elastic waves: non-paraxial spins, tensorial plane waves, and knotted modes via a new family of architected mechanical metamaterials. These are brand-new wave polarizations that so far cannot exist in any materials, natural or man-made. These next-generation metamaterials are expected to have strong societal impacts, such as saving human lives, buildings, and bridges during earthquakes, as well as saving billions of dollars of medical costs via accurate diagnostics. This CAREER project integrates research and education to form innovative strategies for knowledge dissemination that showcase the societal benefits of the field of wave mechanics and metamaterials and spark interest among Native American students to pursue studies and careers in science and engineering.This research aims to exploit the unique possibilities inherent in mechanical metamaterials to realize wave phenomena that transcend the boundaries defined by the current scientific knowledge. These new metamaterials will support exotic polarizations that are not yet predicted by any theory or observed in any experiment. Specific targets include intrinsic spin angular momentum that is not paraxial to the propagation direction, tensorially polarized elastic plane waves that are analogous to the gravitational waves, and propagation of multi-frequency waves with generalized polarizations that are specified by mathematical knots. The overall goal is to find new horizons in metamaterials research while significantly expanding our tool sets in wave manipulation. This research has the potential to enable the complete and detailed tailoring of the mechanical/phononic transfer of information and energy. The expected outcomes will seed and fertilize a new research field of unconventional wave polarizations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项教师早期职业发展(职业)赠款将资助研究,使动态系统的设计能够维持有针对性的功能,例如缓解振动,超声影像和热语音操纵,从而促进科学的进步,并促进国家繁荣和福利。该项目将建立与三种新型弹性波的极化相关的知识的分析,计算和实验基础:通过新的架构机械超材料家族,非顺式旋转,张力平面波和打结的模式。这些是到目前为止的全新波浪极化,在任何天然或人造的材料中都不存在。预计这些下一代超物质将产生强烈的社会影响,例如在地震期间挽救人类的生命,建筑物和桥梁,并通过准确的诊断来节省数十亿美元的医疗费用。这个职业项目将研究和教育整合起来,为知识传播构成创新的策略,以展示波浪力学和超材料领域的社会利益,并引起美洲原住民学生的兴趣,从而从事科学和工程领域的研究和职业。这项研究旨在利用机械材料固有的机械学知识固有的界限,从而实现波动的界面,从而实现了始终的界限,从而实现了始终的界限。这些新的超材料将支持任何理论尚未预测或在任何实验中观察到的外来极化。特定靶标包括与传播方向不近似的固有旋转角动量,与重力波类似的电偏光弹性平面波以及具有数学结指定的广义极化的多频波的传播。总体目标是在超材料研究中找到新的视野,同时显着扩展我们在波浪操作中的工具集。这项研究有可能使信息和能量的机械/语音传递的完整剪裁。预期的结果将播种并赋予一个非常规浪潮极化的新研究领域。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准通过评估来支持的。

项目成果

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