Простота и элегантность оригами, древнего японского искусства, побудило исследователей изучить его применения в мире материалов.
Новые исследования в междисциплинарной команде, в том числе Северо-Западный Инженерный Горацио Эспиноза и Шридхар Кришнасвами и технологического института Джорджии по Glaucio Паулино, направлена на создание и понимание таких складчатых структур для применений, начиная от мягкой робототехники и медицинского оборудования для комбайнов энергия.
Вдохновленный оригами, механические метаматериалы-искусственные структуры с механическими свойствами, определенными по своей структуре, а не их состав-получили значительное внимание из-за их потенциальной доходности развертывания и высоко настраиваемые конструкций и материалов.
То, что не известно, какие структуры интегрировать восстанавливаемость формы, ярко выраженной направленности механические свойства, и реверсивный auxeticity, т. е. их поперечные размеры могут увеличиваться, а затем уменьшаться, когда постепенно выдавливается. Хотя некоторые 3D оригами структур были произведены посредством аддитивного производства, достижение складной свойств, отображаемых в идеальном бумаги оригами-прежнему остается сложной задачей.
Использование наноразмерных эффектов для оригами дизайн, команда исследователей из школы Маккормика технических наук и технологического института Джорджии попытались ответить на этот вопрос. Они произвели маленький, 3Д оригами причине метаматериалов, успешно сохраняя лучшие свойства без применения артефактов, позволяющих складывать.
«Созданные структуры составляют мельчайшие производство оригами архитектура метаматериалов демонстрируя небывалое сочетание механических свойств», — сказал Эспиноза, Джеймс и Нэнси Дж. Фарли профессор кафедры производства и предпринимательства, профессор машиностроения и (вежливости) биомедицинской инженерии и гражданской и экологической инженерии.
«Наша работа демонстрирует, что рациональный дизайн метаматериалов, с большой степенью восстанавливаемости формы и направления, зависящие от жесткости и деформации, возможно, используя конструкции оригами, и оригами складываемости позволяет государству, где материал сначала расширяется, а затем контракты с боков (реверсивный auxeticity)», — добавил Эспиноза, который выступает в качестве директора Северо-Западного теоретической и прикладной механики программы магистратуры. «Такие объекты обещают оказать влияние ряд приложений в различных областях, охватывающих нано-, микро-, и макро-масштабах, используя внутреннюю масштабируемость оригами сборки.»
«Руководствуясь геометрия, масштабирование и миниатюризации оригами метаматериала является захватывающим сам по себе и по беспрецедентной многофункциональностью, что, естественно, позволяет», — сказал Паулино, Раймонд Аллен Джонс стул в школе штата Джорджия Гражданской и экологической инженерии.
«Только междисциплинарных усилий, сочетающих оригами, дизайн, 3D лазерная печать с наноразмерным разрешением, и на месте электронной микроскопии, механических испытаний может раскрыть беспрецедентное сочетание свойств нашей работы продемонстрировали и их возможные последствия для будущего применения», — добавил Паулино, кто внес свой вклад в создание Национального научного фонда развивающихся рубежи в научно-исследовательской и инновационной программы по имени Одиссей (оригами конструкция для интеграции самоорганизующиеся системы для инженерных инноваций).
«Так же, как природа и архитектура разнообразные структуры, используя всего несколько материальных систем, оригами позволяет нам инженер устойчивых структурных компонентов с различными физическими свойствами по разным направлениям», — сказал Кришнасвами, профессор машиностроения.
«Мы можем представить себе оригами на основе мягкой микророботы, которые являются жесткими по некоторым направлениям, чтобы нести полезную нагрузку при сохранении других степеней гибкости для движения. Оригами-метаматериалы, которые используют реверсивный auxeticity и большие деформации могут привести к многофункциональным приложениям, начиная от развертывания микрохирургического инструментария и медицинской техники, Управление энергетики и уборочных работ», — добавил Кришнасвами, директор Центра Северозападного для умных конструкций и материалов.
В исследовании представлены новые возможности, чтобы быть изучены долгосрочной перспективе, сказал Эспиноса.
«Есть целый ряд возможностей», — сказал он. «Одним из них является изготовление оригами структур с керамических и металлических материалов, сохраняя при этом наноразмерные размеры, использовать размерные эффекты в механических реакций структур приводит к превосходной диссипации энергии на единицу объема и массы. Другим примером является использование пьезоэлектрических полимеров, которые могут привести к комбайнам энергии, которая может управлять условий зондирования или микрохирургических инструментов власти».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!