Техника японского искусства вдохновляет на новые инженерные разработки
Аннотация. «Киригами» можно использовать для создания трехмерных микроструктур и наноинструментов.
Техника японского искусства вдохновляет на новые инженерные разработки
Бумажные снежинки, всплывающие детские книги и замысловатые бумажные открытки интересны не только мастерам. Команда инженеров Северо-Западного университета использует идеи, взятые из практики складывания бумаги, для создания сложной альтернативы 3D-печати.
Киригами происходит от японских слов «киру» (резать) и «ками» (бумага) и представляет собой традиционный вид искусства, в котором бумага точно разрезается и превращается в трехмерный объект. Используя тонкие пленки материала и программное обеспечение для выбора точных геометрических разрезов, инженеры могут создавать широкий спектр сложных структур, черпая вдохновение из практики.
Исследование, опубликованное в 2015 году, показало многообещающую модель изготовления «всплывающих окон» киригами. В этой итерации ленточные структуры, созданные разрезами, были открытыми формами с ограниченной возможностью получения замкнутых форм. Другое исследование, основанное на том же вдохновении, в основном демонстрирует, что киригами можно применять в макроуровне с помощью простых материалов, таких как бумага.
Горацио Эспиноза, профессор машиностроения из инженерной школы Маккормика, сказал, что его команда смогла применить концепции дизайна и киригами к наноструктурам. Эспиноза руководил исследованием и является профессором производства и предпринимательства Джеймса Н. и Нэнси Дж. Фарли.
«Объединив нанопроизводство, эксперименты с микроскопией in situ и компьютерное моделирование, мы раскрыли богатое поведение структур киригами и определили условия их использования в практических приложениях», - сказал Эспиноза.
Исследователи начинают с создания 2D-структур, используя самые современные методы производства полупроводников и аккуратно размещая «киригами» на ультратонких пленках. Структурная нестабильность, вызванная остаточными напряжениями в пленках, затем создает четко определенные трехмерные структуры
Изображение: news.northwestern.edu
Спроектированные структуры киригами могут быть использованы в ряде приложений, начиная от микромасштабных захватов (например, сбора ячеек) и заканчивая пространственными модуляторами света и управлением потоком в крыльях самолета. Эти возможности позволяют использовать эту технику в потенциальных приложениях в биомедицинских устройствах, сборе энергии и в аэрокосмической отрасли.
Источник: https://news.northwestern.edu/stories/2020/12/kirigami-engineering/
