Dr. Naeim Ghavidelnia
Postdoctoral Researcher
Cluster of Excellence livMatS @ FIT – Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies
Phone: +49 761 203 95323
Email: naeim.ghavidelnia@livmats.uni-freiburg.de
Post-Doc-Projekt
Mein Ziel ist es, programmierbare mechanische Metamaterialien für die adaptive Formveränderung in energieautonomen Materialsystemen zu entwickeln. Durch die Kategorisierung bestehender Einheitszellendesigns und deren Validierung durch Simulationen und Experimente werde ich einen KI-gesteuerten Designprozess zur Optimierung der Formveränderungsfähigkeiten entwickeln. Ziel ist es, einen Werkzeugkasten zu schaffen, der das Design komplexer, funktionaler Metamaterialien für Anwendungen wie Soft-Robotik und Präzisionsbewegungssteuerung beschleunigt.
Betreuer
PhD Projekt
Self-sealing by orchestrating chemical and mechanical mechanisms and processes as basis for self healing in livMatS
In einem lebenden Materialsystem beginnt der Selbstheilungsprozess nur, wenn beide Teile des Risses oder Schnittes ohne äußere Einflüsse in engen Kontakt kommen. Diese Voraussetzung bezeichnen wir als die Selbstheilungsfähigkeit des Materials. Mechanische Metamaterialien können so programmiert werden, dass sie sich automatisch an veränderte Bedingungen anpassen, z. B. an die Änderung des Spannungs- und Belastungszustands. In meiner Forschung untersuche ich programmierbare mechanische Metamaterialien, um entsprechende Elementarzellen mit mechanischer Rissschließung und Selbstabdichtungsfähigkeit zu entwerfen und zu entwickeln.
Projektergebnis
In meiner kumulativen Dissertation untersuchte ich systematisch Selbstabdichtungsmechanismen in biologischen und technischen Materialien und führte einen strukturierten Ansatz ein, um von Pflanzen inspirierte Selbstabdichtungsstrategien in programmierbare mechanische Metamaterialien zu übertragen. Dazu gehört die Entwicklung eines druckabhängigen Metamaterials nach dem Vorbild von Delosperma cooperi, das chirale Einheitszellen und gekrümmte durchlässige Wände nutzt, um einen lokalisierten Quetschungseffekt für die globale Formveränderung zu erzeugen, die zum Schließen von Rissen erforderlich ist (Ghavidelnia et al., 2024, Advanced Materials). Um die Übertragung biologischer Selbstabdichtungsmechanismen in die Technik zu erleichtern, wurde eine neuartige Methodik unter Verwendung von Flussdiagrammen und Kontrollflüssen vorgeschlagen, die eine systematische Dekonstruktion komplexer biologischer Prozesse in umsetzbare Designprinzipien ermöglicht (Cao und Ghavidelnia et al., 2023, Programmable Materials). Darüber hinaus wurde ein neues Design von bistabilen und monostabilen Curly-Beams in Metamaterialien vorgestellt, das deren strukturelle Eigenschaften für die Energiespeicherung und kontrollierte Verformung optimiert (Ghavidelnia et al., 2023, Materials & Design).
Erstbetreuer
Publikationen in livMatS
- Bio-Inspired Pressure-Dependent Programmable Mechanical Metamaterial with Self-Sealing Ability*
Ghavidelnia, N., Slesarenko, V., Speck, O., Eberl, C. (2024). Bio-Inspired Pressure-Dependent Programmable Mechanical Metamaterial with Self-Sealing Ability. Advanced Materials, 2313125. doi: 10.1002/adma.202313125 - Addressing manufacturing defects in architected materials via anisotropy: minimal viable case*
Joedicke, I., Ghavidelnia, N., Felsch, G., Slesarenko, V. (2024): Addressing manufacturing defects in architected materials via anisotropy: minimal viable case. Acta Mechanica. doi: 10.1007/s00707-024-03855-9 - Flow charts as a method to transfer self-sealing from plant models into programmable materials and related challenges*
Cao, B., Ghavidelnia, N., Speck, O., & Eberl, C. (2023). Flow charts as a method to transfer self-sealing from plant models into programmable materials and related challenges. Programmable Materials, 1, e12. doi: 10.1017/pma.2023.11 - Controlling auxeticity in curved-beam metamaterials via a deep generative model
Felsch, G., Ghavidelnia, N., Schwarz, D., & Slesarenko, V. (2023). Controlling auxeticity in curved-beam metamaterials via a deep generative model. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 410, 116032. doi: 10.1016/j.cma.2023.116032 - Curly beam with programmable bistability
Ghavidelnia, N., Yin, K., Cao, B., & Eberl, C. (2023). Curly beam with programmable bistability. Materials & Design, 230, 111988. doi: 10.1016/j.matdes.2023.111988.