Оригами помогает создавать материалы завтрашнего дня

Метаматериалы на основе оригами и киригами находят применение от робототехники до медицинских устройств. Каким образом связаны новые технологии и древнее искусство складывания фигурок из бумаги?

Оригами помогает создавать материалы завтрашнего дня

Оригами, искусство складывания бумаги и киригами, искусство вырезания из бумаги, в последние годы приобрели популярность среди исследователей, создающих механические метаматериалы. Складывание и резка двухмерных тонкопленочных материалов превращает их в сложные трехмерные структуры и формы с уникальными и программируемыми механическими свойствами.

В обзоре прикладной физики, опубликованном AIP Publishing, исследователи из США и Китая классифицируют механические метаматериалы на основе оригами и киригами. Искусственно созданные материалы с необычными механическими свойствами разделили на шесть групп на основе двух разных критериев.

По словам ученых, фигурки оригами и киригами, по своей природе, являются механическими метаматериалами, потому что их свойства в основном определяются тем, как создаются рисунки складок и/или разрезов, и лишь немного зависит от исходного материала, из которого складывается оригами или кирагами.

Оригами помогает создавать материалы завтрашнего дня
Категории механических метаматериалов на основе оригами и киригами.

Исследователи разделили механические метаматериалы на три категории, которые включают метаматериалы на основе оригами (только складывание), метаматериалы на основе киригами (только вырезание) и гибридные метаматериалы оригами-киригами (как складывание, так и резка). Гибридные метаматериалы оригами-киригами, в частности, предлагают большой потенциал в изменении формы.

Каждая группа была подразделена на жесткую или деформируемую категорию на основе свойств упругой энергии. Метаматериалы считались жесткими, если энергия накапливалась только в складках или связях. Метаматериалы относились к категории деформируемых, если энергия накапливалась как в складках, так и в связях и панелях.

Исследователи хотят открыть для себя новые конструкции оригами и киригами, особенно изогнутые конструкции оригами, гибридные конструкции оригами и киригами, модульные конструкции и иерархические конструкции.

Они планируют сосредоточиться на выборе новых базовых материалов для механических метаматериалов на основе оригами и киригами. Традиционно бумага используется для прототипов метаматериалов, но есть ограничения, основанные на хрупкости и пластичности бумаги. При разработке для реальных приложений будет полезно изучить материалы с различными свойствами, такими как толщина, мягкость и пластичность.

Они хотят использовать энергетический ландшафт и распределение энергии как два мощных инструмента для анализа механических характеристик оригами и киригами и будут стремиться тщательно разработать метод срабатывания механических метаматериалов на основе оригами и киригами. Потенциально, все новые материалы могут получить широкое применение как в области создания медицинских устройств, так и в робототехнике.

Читайте также

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь