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.
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.
