Contact-Free Actuation Enabled by Acoustic Metasurfaces

声学超表面实现无接触驱动

基本信息

  • 批准号:
    2318094
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2026-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This grant will fund fundamental research on the remote and contactless actuation of objects with acoustic waves. Motion control and manipulation of objects present universal challenges in science and engineering. Conventional actuation mechanisms often require physical tethers or onboard energy sources, which can be cumbersome in practical applications in robotics, materials assembly, bioengineering, and biomedicine. Actuation by the radiation pressure of waves, such as acoustic waves, can be entirely contactless, but current techniques are limited to small, subwavelength objects. To overcome these limitations, this project will exploit the interaction of acoustic waves with engineered structures known as metasurfaces. The main idea is to envelop objects with surface patterns that are deliberately designed to control the momentum change of the actuating wave, that is, to control the direction and intensity of actuation, enabling to remotely move, steer, and manipulate these objects. The scientific research will be tightly integrated with education and outreach activities including hands-on demonstrations designed to broaden participation and expose students to science and engineering at the intersection of metamaterials and robotics.The technical objective of this project is to develop a foundational understanding of metasurface-controlled contactless dynamics. By utilizing metasurface patterns, it is possible to control the radiation pressure with high fidelity and high resolution at each location along the object’s surface. The objective of this research is to develop a bidirectional, forward and inverse, models that map between the desired object dynamics and metasurface patterns. By combining wave-physics analysis and finite-element simulations, this project will identify new metasurface topologies that are suitable as building blocks for contactless actuation. Modeling efforts will be supported by the fabrication and characterization of metasurface structures and tabletop experiments to demonstrate their dynamical behavior.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.
该赠款将资助有关用声波的物体远程和无接触式激活的基础研究。对物体的运动控制和操纵在科学和工程中带来了普遍的挑战。常规的激活机制通常需要物理系或机载能源,这在机器人技术,材料组装,生物工程和生物医学的实际应用中可能很麻烦。通过波的辐射压力(例如声波)可以无接触式的辐射压力,但是当前技术仅限于小的下波长对象。为了克服这些局限性,该项目将利用声波与工程结构的相互作用,称为Metasurfaces。主要思想是要包围具有表面模式的对象,这些对象是故意设计的,以控制致动波的动量变化,即控制致动的方向和强度,使能够远程移动,转向和操纵这些对象。科学研究将与教育和宣传活动紧密融合,包括旨在扩大参与并在超材料和机器人技术相交的科学和工程上的动手演示。通过利用元图模式,可以在每个位置沿着物体的表面以高保真度和高分辨率来控制辐射压力。这项研究的目的是开发一个双向,前向和逆的模型,该模型在所需的对象动力学和元图模式之间绘制。通过将波物理分析和有限元模拟结合在一起,该项目将确定新的metasurface拓扑结构,它们适合作为非接触式动作的基础。建模工作将得到跨表面结构和桌面实验的制造和表征,以证明其动态行为。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子的优点和更广泛的影响来审查标准,被认为是通过评估来获得的支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Ognjen Ilic其他文献

Ognjen Ilic的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

面向光刻机超精密定位的空间六自由度位移复合测量方法研究
  • 批准号:
    52375525
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
烷基氮自由基介导的烯烃氨化双官能团化反应的研究
  • 批准号:
    22371036
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非手性配体构筑的钛中心手性催化剂的设计合成及其催化的不对称自由基反应研究
  • 批准号:
    22371168
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
蓝宝石自由曲面光学元件的超精密集成制造工艺链及创成机理研究
  • 批准号:
    52305460
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
亚声速自由剪切湍流中条纹结构的非线性动力学和声辐射
  • 批准号:
    12302290
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

CAREER: Melting-free Photonic Memory with Layered Chalcogenide Materials
职业:采用层状硫族化物材料的免熔化光子存储器
  • 批准号:
    2338546
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Advances in rational operations in free analysis
自由分析中理性运算的进展
  • 批准号:
    2348720
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
DREAM Sentinels: Multiplexable and programmable cell-free ADAR-mediated RNA sensing platform (cfRADAR) for quick and scalable response to emergent viral threats
DREAM Sentinels:可复用且可编程的无细胞 ADAR 介导的 RNA 传感平台 (cfRADAR),可快速、可扩展地响应突发病毒威胁
  • 批准号:
    2319913
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SBIR Phase II: A mesh-free, sling-free, minimally invasive treatment for stress urinary incontinence in women
SBIR II 期:无网、无吊带的微创治疗女性压力性尿失禁
  • 批准号:
    2233106
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
Lead-free Perovskite Nanowires for Artificial Photo-synapse Arrays
用于人工光突触阵列的无铅钙钛矿纳米线
  • 批准号:
    DE240100179
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了