Journal de génie électrique et de technologie électronique

Métamatériaux composites renforcés de fibres de carbone continues et courtes imprimés en 3D avec des coefficients de Poisson négatifs personnalisables

Yuan Chen

Actuellement, les métamatériaux suscitent une attention croissante avec une large gamme d'applications, à savoir les matériaux intelligents, les matériaux gradués, les alliages à mémoire de forme, les biomatériaux, etc. Cette étude a développé une méthode de conception informatique intégrée avec l'impression 3D pour doter les métamatériaux composites renforcés de fibres de carbone continues et courtes de coefficients de Poisson négatifs. Tout d'abord, des composites à fibres de carbone continues (CCF) ont été conçus à l'aide d'une technique multidisciplinaire intégrant l'optimisation de la topologie basée sur l'homogénéisation et la méthodologie de placement des fibres pour déterminer la configuration d'impression 3D avec la fabrication de filaments fondus. Ensuite, des échantillons en polyamide pur (PA), en PA renforcé de fibres de carbone courtes (SCF/PA) et en PA renforcé de CCF (CCF/PA) ont été fabriqués et testés pour une évaluation comparative. Enfin, les effets du renforcement en fibres de carbone ont été étudiés, montrant qu'un petit ajout de CCF (vol% = 0,23) peut améliorer le coefficient de Poisson négatif de −0,24 des métamatériaux PA à −0,34. Cependant, d'autres fractions volumique CCF plus importantes réduiraient le coefficient de Poisson négatif