Faculty Mentor:  Dr. Mostafa Hassanalian, Associate Professor of Mechanical Engineering

在数百万年的进化过程中，大自然发展出了各种过程、物体、材料， and functions to increase efficiency. Through biomimicry and inspiration, engineers 生物学家利用进化的洞察力为复杂的任务提供解决方案 在航空航天工业中，比如减阻，运动，导航，控制， sensing, and drone/robot design. This research project will investigate bioinspired 开发和优化行星自主系统的解决方案 exploration. REU学生将学习自然物种的特征，例如 如动物、鸟类或昆虫的运动、动力学、结构、行为等., and 将生物启发的经验应用于高效无人机和机器人的设计 planetary exploration. 学生将对自然物种进行实验室分析 探索机翼几何形状和身体结构，然后将概念应用于设计和 空中、水上或陆地机器人的原型，包括空气动力结构， control systems, and operational machinery. The student will learn aerodynamics, design 原理，SolidWorks软件进行设计和3D打印，Arduino编程 通过开发仿生无人机/机器人来控制和电路布线. 研究成果将包括提高对飞行空气动力学的理解 为设计的动力平台提供了新的控制算法，并进行了集成 从生物灵感设计到行星探索挑战. 

Faculty Mentor: Dr. Jamie Kimberley, Associate Professor of Mechanical Engineering 

随着增材制造在工程设计中变得越来越普遍，研究人员 是否试图利用独特的能力来创建无法实现的复杂结构 by traditional manufacturing techniques.  Of particular interest are lattice structures 它们能够在动态载荷下吸收大量能量(例如.g. impact) conditions. 最近的许多研究都集中在对反应的论证上 在各种晶格拓扑结构中，很少有研究对高速率进行了研究 response of the constituent materials themselves. These material response data are 对于新型动态AM结构的设计、仿真和优化至关重要 energy absorption.  本研究项目将邀请intensive REU参与者参与 通过在AM上进行动态压缩实验来解决这一知识差距 polymer specimens. 参与者将设计要加载的圆柱形试样 在三个方向(0,45,90度)相对于AM建造方向. 这些样品将使用各种原料印刷(例如.g. PLA, PVB, ABS). 动态压缩实验将在科尔斯基棒材上进行. Kimberley’s research laboratory. 作为这项研究的一部分，REU参与者将发展技能 在计算机建模，3D打印，高速成像，数字图像相关， and data processing in MATLAB. 研究成果包括更好的理解 常见增材制造聚合物原料和应力应变的速率依赖性力学响应 与这些材料相关联的数据集作为相对于的方向函数 the build direction.

Faculty Mentor:  Dr. Michaelann Tartis, Professor of Chemical Engineering 

这项研究将利用以前开发的水凝胶配方 匹配人体颅骨组织的力学性能(刚度)进行研究 空化和剪切变形在模拟创伤性脑损伤中的作用. 水凝胶配方将优化，包括组织模拟的各向异性 白质性质和各向同性灰质性质，用于光学和 跌落塔装置中颅影撞击时的声学成像.  同时成像的优化要求这些材料是透明的， 包含类似组织的声音散射和组织匹配的衰减. The REU student 高速数码相机能否获取高速加载实验图像 and high-frame rate ultrasound.  了解可能产生的影响情况 在空化所致损伤中，轻重型颅脑外伤有几种 参数会变化:冲击能量，头部方向，超声波位置 换能器、软组织模型和3D打印头骨几何形状. The student will 利用MATLAB和ImageJ软件提取空化事件的数量、位置、持久性; and frequency over a given time period. The student will gain experience in acquiring 并利用图像处理技术对图像数据集进行量化.  Research outcomes will include 冲击诱发的创伤性脑损伤的新认识和见解 toward mitigation methods.

Faculty Mentor:  Dr. Chelsey Hargather, Associate Professor of Materials Engineering

增材制造(AM或3d打印)是制造物体的过程 by depositing layers of material.  本项目的重点是将铝热剂添加到标准中 3-D printer filament to create an energetic ink. The ink could be 3-D printed onto 一种高能材料基材，允许多点启动，用户施加 控制燃烧速率，和/或在含能基材中修改燃烧轮廓.  目前的研究已经证明了20% Ba(NO)的ABS长丝的打印₃)₂ (硝酸钡)+铝热铝制成可燃几何形状如图4所示.  intensive REU的参与者将通过创建定制的3d打印机来参与这个项目 长丝使用Filabot EX2长丝挤出机，探索变量来增强和 tailor the energy release. 一个测试矩阵，其变量包括基丝材料， 将探讨铝热剂体系、质量负荷和燃烧速率增强剂的添加. Upon 挤出时，材料的稠度，就长丝直径而言，将是 evaluated for each material system.  The best performing materials will be printed using a standard commercial 3-D printer (e.g. Prusa or Artillery) for characterization of burn rate and mechanical properties (e.g. tensile strength) of the 3-D printed samples.  REU参与者将测试这些高能墨水的有效性 通过有监督的燃烧测试来启动一个有能量的衬底. The REU 参与者将通过生成学习材料选择和设计技巧 在材料矩阵中测试系统.  Skills in planning and safely 执行燃烧测试，以及材料表征将被开发 by the REU student. 研究成果包括可印刷性地图的发展 铝热剂混合物及其对成分的先验材料性质估计的见解 based on material composition. 

 Faculty Mentor:  Dr. Curtis O'Malley, Assistant Professor of Mechanical Engineering

Faculty Mentor:  Dr. Andrei Zagrai, Professor of Mechanical Engineering

近年来，太空任务在数量、性质和操作人员方面的急剧增加 多年来，对评估和鉴定结构的技术和方法的需求得到了加强 运载工具或有效载荷从发射到 orbit to re-entry.  NMT 是否开发了使用机电阻抗的结构健康监测技术 有源压电传感器通过本科设计团队和研究生研究 projects.  开发的系统和实验已经在高空进行了测试 balloon and suborbital rocket flights.  The student performing research on this project 是否会对结构健康监测系统进行地面测试 the integrity of structural joints.  该项目的目标是确定特征 原始状态下螺栓连接和焊接连接的机电阻抗特征 “damaged” conditions to train intelligent algorithms to detect damage anomalies.  The project will utilize previously developed 硬件，如图5所示，学生将构建他们自己的测试设置 for the joint testing.  学生将接触到振动和 信号处理以及压电和声学传感器技术.  研究成果包括对系统振动响应变化的理解 各种损伤状态的函数，包括焊接失效或螺栓松动