Ngành công nghiệp

Morphing Metamaterial Được tạo bằng Kỹ thuật Kirigami

Morphing Metamaterial Được tạo bằng Kỹ thuật Kirigami

[Nguồn ảnh: Đại học Bristol]

Một siêu vật liệu mới đã được tạo ra bởi các kỹ sư từ Đại học Bristol bằng cách sử dụng một kỹ thuật cổ xưa của Nhật Bản được gọi là Kirigami.

Kirigami, trong đó dựa trên siêu vật liệu tế bào, là một hình thức nghệ thuật của Nhật Bản bao gồm việc cắt và gấp giấy để có được hình dạng 3D. Kỹ thuật mới cho phép các cấu trúc tế bào được thiết kế với những đường cắt chính xác tạo ra sự thay đổi hình dạng và thể tích lớn dẫn đến một vật liệu nhẹ, bền. Các hình dạng có thể được tạo ra bằng các bộ phận có thể chuyển động được dẫn đến các đặc tính cơ học có thể điều chỉnh được, khiến nó trở nên khéo léo hơn origami.

Nghiên cứu được tiến hành nhằm kiểm tra khả năng tồn tại của các cấu trúc Kiragami đã được kết thúc trong một chương trình tiến sĩ do Trung tâm EPSRC của trường Đại học về Đào tạo Tiến sĩ về Vật liệu Tổng hợp Nâng cao cho Đổi mới và Khoa học (ACCIS CDT), và gần đây đã được xuất bản trong Báo cáo Khoa học.

Thí nghiệm của nghiên cứu sinh Tiến sĩ Robin Neville đã kiểm tra các đặc tính cơ học của một vật thể kiragami thể hiện các đặc điểm thay đổi hình dạng với khả năng sửa đổi cấu hình của nó thông qua một phương pháp cơ chế truyền động.

(a) Độ cong đồng bộ trong cấu hình đóng. (b) Độ cong hình trụ trong cấu hình rec mở. (c) Một mẫu vật rec mở gấp đôi. [Nguồn hình ảnh Đại học Bristol]

Các hình dạng cũng có thể được xây dựng từ vật liệu nhựa nhiệt dẻo hoặc vật liệu composite nhiệt rắn với cảm biến tích hợp và các hệ thống điện tử khác để tạo ra một "hình dạng thông minh" có thể thay đổi cấu hình của nó bằng điện tử trong khi theo dõi hoạt động của hệ thống. Vật liệu nhẹ là một tấm nhỏ gọn lý tưởng có thể nhanh chóng biến đổi thành nhiều hình dạng khác nhau, đảm bảo nhiều mục đích cơ học trong các lĩnh vực có thể yêu cầu các đặc tính khác nhau.

Fabrizio Scarpa, Giáo sư về Vật liệu và Cấu trúc Thông minh tại Khoa Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ và ACCIS, cho biết

"Siêu vật liệu cơ học thể hiện các đặc tính bất thường thông qua hình dạng và biến dạng của các tiểu đơn vị được thiết kế của chúng. Nghiên cứu của chúng tôi trình bày một cuộc điều tra mới về động học của một họ siêu vật liệu tế bào dựa trên nguyên tắc thiết kế Kirigami. Kỹ thuật này cho phép chúng tôi tạo ra các cấu trúc tế bào bằng các vết cắt và nếp gấp được thiết kế tạo ra những thay đổi lớn về hình dạng và khối lượng, đồng thời có các đặc tính cơ học có thể điều chỉnh được. "

"Bằng cách kết hợp các mô hình phân tích và mô phỏng số, chúng tôi đã chứng minh cách các siêu vật liệu tế bào Kirigami này có thể thay đổi các đặc điểm biến dạng của chúng. Chúng tôi cũng đã cho thấy tiềm năng sử dụng các loại siêu vật liệu cơ học này cho các ứng dụng thay đổi hình dạng như cấu trúc biến hình."

Các sửa đổi trong tương lai đối với kỹ thuật này có thể thấy nó được thực hiện trong robot, các cấu trúc có thể sửa đổi cho công nghệ hàng không vũ trụ và thậm chí cả ăng-ten để thay đổi tần số mà nó có thể nhận được.

XEM CŨNG: Robot Origami có thể ăn được được điều khiển bởi từ trường

Do Maverick Baker viết kịch bản


Xem video: LBW2113: Kirigami Keyboard: Inkjet Printable Paper Interface with Kirigami Structure Presenting.. (Tháng Giêng 2022).