Mechanical metamaterial
যান্ত্রিক মেটামেটারিয়াল হল কৃত্রিম কাঠামো যার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের গঠনের পরিবর্তে তাদের কাঠামো দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়। এগুলিকে অপটিক্যাল মেটামেটারিয়ালের সুপরিচিত পরিবারের প্রতিরূপ হিসাবে দেখা যেতে পারে। এগুলিকে প্রায়শই ইলাস্টোডাইনামিক মেটামেটারিয়াল বলা হয় এবং অদৃশ্য হয়ে যাওয়া শিয়ারের একটি বিশেষ ক্ষেত্রে অ্যাকোস্টিক মেটামেটারিয়াল অন্তর্ভুক্ত করা হয়। তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি এমন মানগুলির জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে যা প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না। যান্ত্রিক মেটামেটারিয়ালের উদাহরণ অ্যাকোস্টিক/ফোননিক মেটামেটারিয়াল অ্যাকোস্টিক বা ফোননিক মেটামেটারিয়ালগুলি প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না এমন অ্যাকোস্টিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করতে পারে, যেমন নেতিবাচক কার্যকর বাল্ক মডুলাস, নেতিবাচক কার্যকর ভর ঘনত্ব বা দ্বিগুণ নেতিবাচকতা। এগুলি অ্যাকোস্টিক সাবওয়েভলেন্থ ইমেজিং, সুপারলেন্সিং, নেতিবাচক প্রতিসরণ বা রূপান্তর ধ্বনিবিজ্ঞানের মতো (বেশিরভাগ এখনও বিশুদ্ধ বৈজ্ঞানিক) প্রয়োগগুলিতে ব্যবহার খুঁজে পায়। নেতিবাচক পয়সনের অনুপাত (অক্সেটিক্স) পয়সনের অনুপাত সহ উপাদানগুলি অনুদৈর্ঘ্যভাবে সংকুচিত হওয়ার সময় কীভাবে একটি উপাদান প্রসারিত হয় (বা সংকুচিত হয়) তা সংজ্ঞায়িত করে। যদিও বেশিরভাগ প্রাকৃতিক পদার্থের ইতিবাচক পয়সনের অনুপাত থাকে (আমাদের স্বজ্ঞাত ধারণার সাথে মিলে যায় যে কোনও উপাদানকে সংকুচিত করার মাধ্যমে এটি অবশ্যই অর্থোগোনাল দিকে প্রসারিত হতে হবে), অক্সেটিক পদার্থ হিসাবে পরিচিত চরম পদার্থের একটি পরিবার পয়সনের অনুপাত শূন্যের নিচে প্রদর্শন করতে পারে। এগুলির উদাহরণ প্রকৃতিতে পাওয়া যায়, বা মনগড়া, এবং প্রায়শই একটি কম-ভলিউম মাইক্রোস্ট্রাকচার নিয়ে গঠিত যা বাল্ক উপাদানকে চরম বৈশিষ্ট্য প্রদান করে। নেতিবাচক পয়সনের অনুপাত (বিপরীত ষড়ভুজ পর্যায়ক্রমিকতা কোষ) ধারণকারী সংমিশ্রণগুলির সহজ নকশা 1985 সালে প্রকাশিত হয়েছিল। উপরন্তু, মিউরা ভাঁজ এবং সাধারণভাবে, জিগজ্যাগ-ভিত্তিক ভাঁজগুলির মতো নির্দিষ্ট অরিগামি ভাঁজগুলি নেতিবাচক পয়সনের অনুপাত প্রদর্শন করার জন্যও পরিচিত। ঋণাত্মক অনুদৈর্ঘ্য এবং আয়তন সংকোচনযোগ্যতা রূপান্তর সহ মেটামেটেরিয়ালগুলি ভারসাম্যে একটি বদ্ধ তাপগতিবিদ্যার সিস্টেমে, স্থিতিশীলতার সীমাবদ্ধতার কারণে অনুদৈর্ঘ্য এবং আয়তন সংকোচনযোগ্যতা উভয়ই অপরিহার্যভাবে অ-ঋণাত্মক। এই কারণে, যখন চাপ দেওয়া হয়, সাধারণ পদার্থগুলি প্রয়োগকৃত বলের দিক বরাবর প্রসারিত হয়। যাইহোক, এটি দেখানো হয়েছে যে মেটামেটেরিয়ালগুলি নেতিবাচক সংকোচনযোগ্যতা রূপান্তর প্রদর্শন করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে, যার সময় উপাদানটি টান (বা চাপের সময় সম্প্রসারণ) হলে সংকোচনের মধ্য দিয়ে যায়। যখন আইসোট্রপিক চাপের শিকার হয়, তখন এই মেটামেটেরিয়ালগুলি নেতিবাচক ভলিউমেট্রিক সংকোচনযোগ্যতা রূপান্তরও প্রদর্শন করে। এই শ্রেণীর মেটামেটেরিয়ালগুলিতে, নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া প্রয়োগকৃত বলের দিক বরাবর হয়, যা এই উপাদানগুলিকে নেতিবাচক ট্রান্সভার্সাল প্রতিক্রিয়া (যেমন নেতিবাচক পয়সনের অনুপাতের অধ্যয়নে) থেকে আলাদা করে। পেন্টামোড মেটামেটারিয়াল বা মেটা-ফ্লুইড একটি পেন্টামোড মেটামেটারিয়াল একটি কৃত্রিম ত্রিমাত্রিক কাঠামো যা কঠিন হওয়া সত্ত্বেও আদর্শভাবে তরলের মতো আচরণ করে। সুতরাং, এটির একটি সীমাবদ্ধ বাল্ক রয়েছে তবে অদৃশ্য শিয়ার মডুলাস রয়েছে, বা অন্য কথায় এটি সংকুচিত করা কঠিন তবে বিকৃত করা সহজ। আরও গাণিতিক উপায়ে বলতে গেলে, পেন্টামোড মেটামেটেরিয়ালগুলির একটি স্থিতিস্থাপকতা টেনসর রয়েছে যার মধ্যে কেবল একটি অ-শূন্য আইগেনভ্যালু এবং পাঁচটি (পেন্টা) বিলুপ্ত আইগেনভ্যালু রয়েছে। 1995 সালে গ্রায়েম মিল্টন এবং আন্দ্রেজ চেরকায়েভ তাত্ত্বিকভাবে পেন্টামোড কাঠামোর প্রস্তাব করেছিলেন কিন্তু 2012 সালের গোড়ার দিক পর্যন্ত তা তৈরি করা হয়নি। তত্ত্ব অনুসারে, পেন্টামোড মেটামেটারিয়ালগুলি সম্পূর্ণ নির্বিচারে স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপকরণগুলির জন্য বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। পেন্টামোড কাঠামোর অ্যানিসোট্রপিক সংস্করণগুলি রূপান্তর ইলাস্টোডাইনামিক্স এবং ইলাস্টোডাইনামিক ক্লোকিংয়ের জন্য একটি প্রার্থী। কসেরাট এবং মাইক্রোপোলার মেটামেটারিয়ালস প্রায়শই যান্ত্রিক মেটামেটারিয়ালগুলির কার্যকর আচরণ বর্ণনা করার জন্য কচি স্থিতিস্থাপকতা যথেষ্ট। যখন সাধারণ মেটামেটেরিয়ালগুলির একক কোষগুলি সেন্ট্রোসিমেট্রিক হয় না তখন এটি দেখানো হয়েছে যে কাইরাল মাইক্রোপোলার স্থিতিস্থাপকতা (বা কসেরাট) ব্যবহার করে একটি কার্যকর বিবরণ প্রয়োজন ছিল। মাইক্রোপোলার স্থিতিস্থাপকতা স্ট্যাটিক ক্ষেত্রে ট্রান্সলেশনাল এবং রোটেশনাল ডিগ্রি অফ ফ্রিডমের সংযোগকে একত্রিত করে এবং অপটিক্যাল ক্রিয়াকলাপের সমতুল্য আচরণ দেখায়। 2006 সালে মিল্টন, ব্রাইন এবং উইলিস দেখিয়েছিলেন যে রৈখিক ইলাস্টোডাইনামিক্সের সঠিক অপরিবর্তনীয় রূপ হল 1970-এর দশকের শেষের দিকে এবং 1980-এর দশকের গোড়ার দিকে উইলিস দ্বারা প্রস্তাবিত সমীকরণের স্থানীয় সেট, যা অসমজাতীয় পদার্থের ইলাস্টোডাইনামিক্স বর্ণনা করে। এর মধ্যে রয়েছে আপাতদৃষ্টিতে অস্বাভাবিক (স্থিতিস্থাপক পদার্থে) চাপ, চাপ এবং বেগের মধ্যে এবং গতিবেগ, চাপ এবং বেগের মধ্যে সংযোগ। রূপান্তর তত্ত্বের অধীনে নেভিয়ারের সমীকরণগুলির পরিবর্তনশীলতা ঘটতে পারে, তবে অ-প্রতিসম চাপযুক্ত উপকরণগুলির প্রয়োজন হবে, তাই উপরে উল্লিখিত কসেরাট উপকরণগুলির প্রতি আগ্রহ রয়েছে। শরীরের টর্ক বিতরণ সহ মেরু উপাদান সহ একটি ইলাস্টোস্ট্যাটিক পোশাক তৈরি করা হয়েছিল যা স্ট্রেস প্রতিসাম্যকে ভেঙে দেয় এবং সফলভাবে পরীক্ষা করা হয়েছিল। গবেষণাপত্রে নরিস এবং শুভালভ এই তত্ত্বকে আরও ভিত্তি দিয়েছিলেন। এই গবেষণাপত্রগুলির উপর ভিত্তি করে রৈখিক স্থিতিস্থাপকতার জন্য নিয়ার ক্লোকিংয়ের একটি গাণিতিক তত্ত্ব তৈরি করা হয়েছে। 2021 সালে প্রস্তাবিত মেটা-ট্রাইবোম্যাটেরিয়ালগুলি অভ্যন্তরীণ সংবেদন এবং শক্তি সংগ্রহের কার্যকারিতা সহ বহুমুখী যান্ত্রিক মেটাম্যাটেরিয়ালগুলির একটি নতুন শ্রেণী। এই উপাদানগুলি সূক্ষ্মভাবে তৈরি এবং টপোলজিক্যালি ভিন্ন ট্রাইবোইলেক্ট্রিক মাইক্রোস্ট্রাকচার দ্বারা গঠিত। মেটা-ট্রাইবোম্যাটেরিয়ালস, এ. কে. এ। স্ব-সচেতন যৌগিক যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়ালগুলি, ন্যানো জেনারেটর এবং সংবেদনশীল মাধ্যম হিসাবে কাজ করতে পারে যা সরাসরি তার কার্যকরী পরিবেশ সম্পর্কে তথ্য সংগ্রহ করতে পারে। তারা স্বাভাবিকভাবেই ধ্রুপদী যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়াল দ্বারা প্রদত্ত বর্ধিত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি উত্তরাধিকার সূত্রে পায়। যান্ত্রিক উত্তেজনার অধীনে, মেটা-ট্রাইবোম্যাটেরিয়ালগুলি বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করে যা সক্রিয় সংবেদন এবং সেন্সর এবং এমবেডেড ইলেকট্রনিক্সের ক্ষমতায়নের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। বৈদ্যুতিন যান্ত্রিক মেটামেটারিয়াল বৈদ্যুতিন যান্ত্রিক মেটামেটারিয়ালগুলি ডিজিটাল কম্পিউটিং এবং তথ্য সঞ্চয় ক্ষমতা সহ সক্রিয় যান্ত্রিক মেটামেটারিয়াল। তারা 2023 সালে প্রস্তাবিত মেটা-মেকানোট্রনিক্স (মেকানিক্যাল মেটামেটেরিয়াল ইলেকট্রনিক্স)-এর একটি নতুন বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রের ভিত্তি তৈরি করেছে। এই উপাদান ব্যবস্থাগুলি যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়াল, ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্স এবং ন্যানো এনার্জি হারভেস্টিং-এর সমন্বয়ের মাধ্যমে তৈরি একটি বর্ধিত ধরনের মেটা-ট্রাইবোম্যাটেরিয়াল। ট্রাইবোইলেক্ট্রিক, পাইজোইলেক্ট্রিক, পাইরোইলেক্ট্রিক) প্রযুক্তি। তারা বাহ্যিক উদ্দীপনা, স্ব-শক্তি অনুধাবন করতে পারে এবং একটি সমন্বিত বদ্ধ-লুপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা তৈরি করতে তথ্য প্রক্রিয়াকরণ করতে পারে। বৈদ্যুতিন যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়ালগুলি ডিজিটাল লজিক গেট হিসাবে ডিজাইন করা যেতে পারে, যেমন, AND, OR, XOR, NAND, NOR, এবং XNOR, বা যান্ত্রিকভাবে প্রতিক্রিয়াশীল ডেটা স্টোরেজ ডিভাইস। এইভাবে, তারা সম্ভাব্যভাবে ভবিষ্যতের যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়াল কম্পিউটার (এম. এম. সি) বিকাশের দিকে পরিচালিত করতে পারে, যান্ত্রিক মেটামেটেরিয়াল দিয়ে তৈরি ইলেকট্রনিক্সের সাথে ঐতিহ্যবাহী ইলেকট্রনিক্সের পরিপূরক। এই ধরনের কম্পিউটিং মেটামেটেরিয়াল সিস্টেমগুলি চরম বোঝা এবং কঠোর পরিবেশে বিশেষভাবে কার্যকর হতে পারে (যেমন। উচ্চ চাপ, উচ্চ/নিম্ন তাপমাত্রা এবং বিকিরণ এক্সপোজার) যেখানে ঐতিহ্যবাহী অর্ধপরিবাহী ইলেকট্রনিক্স তাদের পরিকল্পিত যৌক্তিক ফাংশন বজায় রাখতে পারে না। হাইপার-ইলাস্টিক ক্লোকিং এবং ইনভ্যারিয়েন্স অ-প্রতিসম চাপ অর্জনের আরেকটি প্রক্রিয়া হল প্রাক-চাপযুক্ত হাইপার-ইলাস্টিক উপকরণ এবং "বড়ের উপর ছোট" তত্ত্ব, অর্থাৎ। প্রাক-চাপযুক্ত অরৈখিক মাধ্যমের মাধ্যমে স্থিতিস্থাপক তরঙ্গের বিস্তার। 2012 সালে প্রসেডিংস অফ দ্য রয়্যাল সোসাইটি এ-তে লেখা দুটি গবেষণাপত্রে তথাকথিত হাইপার-ইলাস্টিক ক্লোকিং এবং ইনভ্যারিয়েন্সের এই নীতিটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং তারপর থেকে ইলাস্টিক ওয়েভ ক্লোকিং এবং ফোননিক মিডিয়ার সহযোগিতায় বিভিন্ন উপায়ে নিযুক্ত করা হয়েছে। তথ্যসূত্র মেটামেটেরিয়াল