Vid materialutveckling vill man gärna ha kontroll över materialets kvalitet och hållbarhet. Helst vill man undvika defekter, men i vissa fall kan även defekter ge önskvärda egenskaper. Om detta handlar ett nystartat forskningsprojekt inom maskin- och materialteknik vid Karlstads universitet.
- Nya tekniska krav och begränsade resurser kräver innovativa insatser inom material- och mekanikforskningen för att utveckla material med nya funktioner och förbättrad prestanda, säger Mahmoud Mousavi, universitetslektor i maskinteknik. I det här projektet undersöker vi och sammanför de två begreppen "metamaterial" och "defekthantering" i en innovativ kombination för att ge nya perspektiv och verktyg i syfte att optimera material med hjälp av strukturell design.
Metamaterial är material med konstruerad intern struktur. 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 deras design och analys. Nya genombrott inom 3D-utskrift öppnar möjligheten till framställning av metamaterialen.
Kan skapade defekter ge förbättrade materialegenskaper?
Tanken med defekthantering är att avsiktligt skapa strukturella defekter för att förbättra utvalda materialegenskaperna. I syfte att uppnå hållbar tillväxt kan både perfektion och ofullkomlighet i designen av framtida material, inkluderande metamaterialen, 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 till förmån för våra avsikter, säger Mahmoud Mousavi. 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.
Valet föll på Värmland
Mahmoud Mousavi kommer ursprungligen från Iran och har varit verksam som forskare i Finland, Storbritannien och Grekland.
- Jag och min fru, som är kemist, funderade på var i världen vi ville bo där båda kunde hitta intressanta jobb, säger Mahmoud Mousavi. Valet föll på Värmland och Karlstad. På universitetets fanns den forskningsinriktning som passade mig och regionens näringsliv passade även för min fru och hennes karriär.
Vetenskapsrådet finansiär
Forskningsprojektet kommer att pågå i fyra år och är finansierat av Vetenskapsrådet som beviljat 3,6 miljoner kronor.
För mer information kontakta Mahmoud Mousavi, universitetslektor i maskinteknik, tel 054 700 2436 eller mahmoud.mousavi@kau.se
