Ny teknik bruger skabeloner til at guide selvfoldende 3D-strukturer

Forskere fra North Carolina State University har udviklet en ny teknik til at kontrollere selvfoldende tredimensionelle (3-D) strukturer. Specifikt, forskerne bruger skabeloner til at begrænse deformation i visse udvalgte områder på en todimensionel struktur, hvilket igen dikterer den resulterende 3D-struktur af materialet.

Den nye teknik er ikke afhængig af at skære eller trykke på materialet, som de fleste andre selvfoldende origami-teknikker gør. Det er også forskelligt fra kontinuerlig formmorphing, som typisk styres af konstruktion af belastningen i planet ved forskellige dele af materialet. I stedet, forskerne påførte papplader på et polymersubstrat, danner specifikke mønstre.

"Når der påføres varme til polymeren, det krymper, " siger Yong Zhu, en professor i mekanisk og rumfartsteknik ved NC State og tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet. "Imidlertid, de sektioner af polymer, der er fastgjort til kartonen, forhindres i at krympe, får det overordnede underlag til at bøje og bue."

Ved at variere mønsteret lavet af papskabelonerne, forskerne er i stand til at skabe en række forskellige former, fra simple kegler til komplekse, lagdelte strukturer. De selvfoldende operationer kan udføres ved temperaturer helt ned til 120 grader Celsius.

"Dette er et proof of concept paper, og næste trin omfatter inkorporering af funktionelle elektroniske elementer i materialet, giver det potentiel værdi til fremstillingsapplikationer, " siger Jianxun Cui, første forfatter af papiret og en postdoc-forsker ved Carnegie Mellon University, der arbejdede på dette projekt, mens han var ph.d. studerende ved NC State.

Papiret, "Origami/Kirigami guidet morphing af sammensatte ark, " er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer .