Інженери можуть багато чому навчитися у японських форм мистецтва складання паперу, від батарей з паперу і води до крихітних роботів, які активуються при нагріванні. У той час як орігамі привертає багато уваги, різновид цього мистецтва під назвою киригами також може багато чого запропонувати.
Команда вчених вперше застосувала цю техніку до наномасштабу, і вони кажуть, що прорив відкриває нові можливості в різних додатках, від робототехніки до аерокосмічної промисловості.
Кіригами дуже схожі на орігамі, за винятком того, що папір не тільки складається для створення різних форм, але й акуратно вирізається в обраних місцях для отримання готового продукту.
Нещодавно ми стали свідками того, як інженери черпали натхнення з цього виду мистецтва, щоб розробити нові сонячні елементи, які обертаються, щоб відстежувати Сонце, роботизованих змій, які рухаються самі, і програмованих повітряних куль, які надуваються в різні форми.
Ці типи структур досягаються за рахунок точно розташованих геометричних вирізів, які надають дуже тонким плівкам матеріалу унікальний набір властивостей, але тільки на макрорівні, або на тому, що можна побачити людським оком. Вченим з Northwestern University тепер вдалося застосувати цю техніку до структур, що вимірюються в наномасштабі. Для довідки: людське волосся має ширину близько 100 000 нанометрів.
Команда дослідників почала з ультратонких плівок і акуратно нанесла на них киригами. Залишкові напруги в цих плівках потім створюють структурну нестабільність, яка, в свою чергу, викликає зрушення в розрізах і навколо них, перетворюючи 2D-матеріал на спроектовану 3D-структуру. Крой можна варіювати для створення згинаних і скручених матеріалів, а також для створення незвичайних тривимірних форм, як симетричних, так і асиметричних.
За словами дослідників, ці форми можуть знайти застосування в різних областях, від крихітних роботизованих захоплень до просторових модуляторів світла для оптичних додатків і управління потоком крил літака.
З цього моменту дослідники планують продовжити вивчення потенціалу інженерних технологій киригами, включаючи можливість включення виконавчих механізмів для розгортання або управління готовим продуктом.
«Об'єднавши нановиробництво, експерименти з мікроскопією in situ (з лат. -» на місці «) і комп'ютерне моделювання, ми розкрили багату поведінку структур кіригами і визначили умови їх використання в практичних додатках», - говорить Гораціо Еспіноза, який керував дослідженням.
Дослідження було опубліковано в журналі Advanced Materials, а відео нижче пропонує короткий огляд техніки в дії.
