Oldtidens kunst er inspirerende moderne elektronik

Efter et par årtier med udvikling af elektronik i et svimlende tempo – fra personlige computere og flip-telefoner til bærbare enheder, smartphones og tablets - der er tegn på, at teknologiske gennembrud går i stå. For eksempel, din nye iPhone er virkelig ikke så meget anderledes end den forrige. Og bærbare computere ser stort set alle ud - og fungerer - ens.

Ingeniører har brug for ny inspiration til innovationer. En kilde, tro det eller ej, er gammel kunst. Mit arbejde, for eksempel, er inspireret af kirigami, en mindre kendt fætter til foldekunsten origami. Du har måske endda lavet kirigami som barn, folde og skære for at lave papirsnefnug. Materialer inspireret af disse kunster kan bruges til at forbedre smart tøj, byg bøjelige smartphones og gør proteser lettere.

Skære papir

Ordet kirigami er det engelske navn for kunsten at skære papir. Arkæologer siger, at kirigami kan spores tilbage før det 17. århundrede i Japan. Det er stadig en populær folkekunst i asiatiske lande, hvor folk laver kirigami for at fejre månens nytår, nyfødte babyer, ægteskab og andre væsentlige begivenheder.

Typisk, kirigami starter med en foldet papirbase, som skæres, udfoldet og fladtrykt for at lave det endelige kunstværk. De indviklede mønstre skaber smukke kunstværker baseret på matematiske og designprincipper, der kan ændre den mekaniske adfærd af det materiale, der skæres. For eksempel, et bestemt mønster kan gøre papiret stærkere eller mere strækbart.

En teknisk idé

Ligesom kirigami-udøvere skærer og folder papir, ingeniører kan skære og folde materialer, der igen kan indarbejdes i elektroniske enheder.

Nylige innovationer inden for energieffektiv elektronik har skabt bærbare elektroniske enheder, højtydende elektronisk blækpapir, kunstig elektronisk hud og smarte stoffer. Men mange af disse kreationer afhænger af, i hvert fald delvist, på traditionelt trykte printkort, som typisk er lavet af silicium og metaller. De er hårde og skøre – ikke et godt match til den menneskelige krop. Folk har brug for tøj og papir og ting, der kan klare bøjninger og kurver.

Forskersamfundet, såvel som teknologi- og beklædningsvirksomheder, er ivrig efter at gøre elektroniske enheder så fleksible og bøjelige som muligt. Tricket er at sikre, at fleksibiliteten af ​​disse gadgets ikke begrænser deres evne til at håndtere elektricitet.

Henvender sig til elektronik

For nylig, min forskergruppe ved universitetet i Buffalo fremstillede en ny kirigami-inspireret strækbar elektronisk enhed. Lavet af selvsamlede polymerer og nanotråde, enheden er en centimeter bred. Den kunne alene strække sig lidt – til kun 1,06 centimeter. Men når det skæres med lasere i et mønster inspireret af kirigami, den samme enhed kan strække sig op til 20 centimeter, 2, 000 procent større end dens ustrakte form. Materialets medfødte elasticitet hjælper, men mønsteret og orienteringen af ​​snittene er den vigtigste faktor i, hvordan enheden deformeres.

I øvrigt, skæringen gjorde enheden 3, 000 gange mere ledende af elektricitet, hvilket betyder at elektronikken kan køre hurtigere, eller tage kortere tid at oplade.

Der er mange andre elektronikforskere inspireret af kirigami. Mens vores grupper og andre forfiner denne slags materialer, de kan med tiden inkorporeres i elektronisk hud - beslægtet med midlertidige tatoveringer - for at forbedre fornemmelsen af ​​proteser og robotter. Hospitaler kan også bruge e-hudplastre til trådløst at overvåge patienters vitale tegn, erstatte de irriterende ledninger, der kan blive viklet sammen eller forhindre folk i at sove, mens de hviler i sengen.

Strækbar elektronik er også nøglen til Samsungs planer om at frigive en bøjelig smartphone. Og de kunne være centrale for smart tøj, en industri, som analytikere projekterer kunne være 4 milliarder USD værd i 2024. Takket være kunstneriske innovationer for hundreder af år siden, tøj og bandager kan måske en dag hjælpe atleter med at maksimere præstationen, overvåge helbredet hos mennesker med kroniske sygdomme, og give soldater og beredskabsarbejdere vigtige oplysninger om sig selv og dem, de har varetagelse af.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.