Rūpniecība

Morphing Metamaterial Izveidots, izmantojot Kirigami tehniku

Morphing Metamaterial Izveidots, izmantojot Kirigami tehniku

[Attēlu avots: Bristoles universitāte]

Bristoles universitātes inženieri ir izveidojuši jaunu metamateriālu, izmantojot seno japāņu tehniku, kas pazīstama kā Kirigami.

Kirigami, uz kura balstījās šūnu metamateriāli, ir japāņu mākslas forma, kas ietver papīra griešanu un locīšanu, lai iegūtu 3D formu. Jaunā tehnika ļauj veidot šūnu struktūras ar precīziem griezumiem, kas rada lielas formas un apjoma izmaiņas, kā rezultātā iegūst vieglu, izturīgu materiālu. Formas var izveidot ar kustīgām detaļām, kas nodrošina ārkārtīgi noskaņojamas mehāniskās īpašības, padarot tās veiklākas nekā origami.

Veiktais pētījums, kurā pārbaudīja Kiragami struktūru dzīvotspēju, tika pabeigts doktora programmā, kuru vadīja Universitātes EPSRC Inovāciju un zinātnes progresīvu kompozītu doktora apmācības centrs (ACCIS CDT), un tas nesen tika publicēts Zinātniskie ziņojumi.

Doktoranta Robina Nevila eksperimentā tika pārbaudītas kiragami objekta mehāniskās īpašības, kam piemita formas mainīgas īpašības, ar iespēju modificēt tā konfigurāciju, izmantojot iedarbināšanas mehānismu metodi.

(a) Sinklastiskais izliekums slēgtā konfigurācijā. (b) Cilindriskais izliekums atvērtā rekonfigurācijā. (c) Atvērts rec paraugs salocīts dubultā. [Attēlu avots Bristoles universitāte]

Formas var arī izgatavot no termoplastiem vai termoreaktīviem kompozītmateriāliem ar integrētām sensoru un citām elektroniskām sistēmām, lai izveidotu "viedo formu", kas elektroniski var mainīt tās konfigurāciju, vienlaikus novērojot sistēmas darbību. Vieglais materiāls ir ideāla kompakta loksne, kuru var ātri pārveidot dažādās formās, nodrošinot vairākus mehāniskus mērķus apgabalos, kuriem var būt nepieciešamas dažādas īpašības.

Fabrizio Scarpa, Aviācijas un kosmosa inženierijas un ACCIS katedras viedo materiālu un konstrukciju profesors, saka

"Mehāniskajiem metamateriāliem ir neparastas īpašības, pateicoties to inženieru apakšvienību formai un deformācijai. Mūsu pētījums piedāvā jaunu šūnu metamateriālu ģimenes kinemātikas pētījumu, pamatojoties uz Kirigami dizaina principiem. Šī metode ļauj mums izveidot šūnu struktūras ar inženierijas griezumiem un locījumiem kas rada lielas formas un tilpuma izmaiņas un ar ārkārtīgi virzītām, noskaņojamām mehāniskām īpašībām. "

"Kombinējot analītiskos modeļus un skaitliskās simulācijas, mēs parādījām, kā šie Kirigami šūnu metamateriāli var mainīt to deformācijas raksturlielumus. Mēs esam parādījuši arī šo mehānisko metamateriālu klašu izmantošanas potenciālu formas maiņas lietojumiem, piemēram, morfēšanas struktūrām."

Turpmākās tehnikas modifikācijas varētu redzēt, ka tā tiek ieviesta robotikā, modificējamas aviācijas un kosmosa tehnoloģiju struktūras un pat antenas, lai mainītu frekvences, kuras tā spēj saņemt.

SKAT ARĪ: Magnētisko lauku vadāms uzņemamais origami robots

Raksta Maverick Baker


Skatīties video: Metamaterial Textures CHI 2018 (Janvāris 2022).