 Исследователи из Университета штата Иллинойс, Технологического института штата Джорджия и Университета Токио разработали новую конфигурацию «застегивающейся трубки», которая делает бумажные структуры, являющиеся достаточно жесткими, чтобы удерживать вес, но при этом складываются для легкого транспортирования и хранения. Их метод может быть применен к другим тонким материалам, таким как пластик или металл, для преобразования структуры от мебели и зданий до микроскопических роботов.
Структуры «оригами» будут полезны во многих инженерных и повседневных приложений, таких как роботизированные руки, складывающиеся строительные краны, или всплывающая мебель. Ученые видят особый потенциал для быстрого монтажа укрытий, мостов и другие объектов инфраструктуры после стихийного бедствия.
При этом оригами стали более объективным для машиностроения и науки только в последние пять лет или около того. Многое из этого было вызвано освоением космоса, чтобы иметь возможность компактно запустить структуры и развернуть их в космосе. Но теперь ученые начинают видеть их потенциал для большого количества различных областей техники.
Исследователи используют особую технику оригами под названием «складывание Миура-ори». Они делают точные, зигзагообразные сложенный полоски бумаги, затем склеивают две полоски вместе, чтобы сделать трубку. В то время как одна полоска бумаги является очень гибкой, трубка является более жесткой и не складывается во много направлений.
Исследователи пытались соединить трубки в различных конфигурациях, чтобы увидеть, как улучшить структурную жесткость бумажных структур. Они обнаружили, что взаимоблокировка двух трубок в молнию сделала их намного жестче и тяжелее для скручивания или изгиба. Структура складывается плоские, пока быстро и легко расширяется до конфигурации жесткого трубки.
Конфигурация молнии работает даже с трубками, которые имеют различные углы складывания. Объединяя трубы с различной геометрией, исследователи могут сделать много различных трехмерных структур, таких как мост, навес или башню.
Возможность изменения функциональности в режиме реального времени является реальным преимуществом оригами. При наличии этих трансформируемых конструкций, можно изменить их функциональность и сделать их адаптируемыми. Они являются реконфигурируемыми, что обеспечивает возможность изменения характеристики материала: его можно сделать жестким и мягким, в зависимости от предполагаемого использования.
Команда использовала бумажные прототипов чтобы продемонстрировать, как тонкий, гибкий лист может быть свернут в функциональные структуры, но их методы могут быть применены к другим тонким материалам. Более масштабные приложения могут объединить металлические или пластиковые панели с петлями.
Далее, исследователи планируют изучить новые комбинации трубок с различными углами сложения для построения новых наноструктур. Они также надеются применить свои методы с другими материалами и исследовать приложения от крупномасштабного строительства до микроскопических структур для биомедицинских устройств или робототехники.
Все эти идеи применяются на наноуровне и микроуровне до больших масштабов и даже структуры, которые можно развернуть в космосе. В зависимости от интересов, приложения могут быть безграничными.
|
