¿Qué pasaría si pudieras hacer un objeto con una hoja de papel plana?
Ese futuro está en el horizonte gracias a una nueva investigación de L. Mahadevan, profesora de Matemática Aplicada, Biología Organística y Evolutiva y Física de Lola England de Valpine en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEASTambién es miembro del cuerpo docente del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada, y miembro del Instituto Kavli de Ciencia y Tecnología Bionano, en la Universidad de Harvard.
Mahadevan y su equipo han caracterizado un pliegue fundamental de origami, o teselación, que podría usarse como un bloque de construcción para crear casi cualquier forma tridimensional, desde nanoestructuras hasta edificios. La investigación se publica en Materiales de la naturaleza .
El patrón de plegado, conocido como el Miura-ori, es una forma periódica de enlosar el avión utilizando el pliegue más simple de montaña-valle en origami. Se usó como un elemento decorativo en la ropa al menos desde el siglo XV.Un Miura plegado puede empacarse en una forma plana y compacta y desplegarse en un movimiento continuo, lo que lo hace ideal para empacar estructuras rígidas como paneles solares. También ocurre en la naturaleza en una variedad de situaciones, como en alas de insectos y ciertas hojas.
"¿Podría este simple patrón de plegado servir como plantilla para formas más complicadas, como sillas de montar, esferas, cilindros y hélices?", Preguntó Mahadevan.
"Encontramos una increíble cantidad de flexibilidad oculta dentro de la geometría del Miura-ori", dijo Levi Dudte, estudiante graduado en el laboratorio de Mahadevan y primer autor del artículo. "Como resultado, este pliegue es capaz de crearmuchas más formas de las que imaginamos "
Piense en los stents quirúrgicos que se pueden empaquetar de manera plana y desplegar en estructuras tridimensionales una vez dentro del cuerpo o en las mesas del comedor que pueden apoyarse de manera plana contra la pared hasta que estén listos para usarse.
"La colapsabilidad, transportabilidad y capacidad de despliegue de los objetos plegados Miura-ori lo convierten en un diseño potencialmente atractivo para todo, desde cargas útiles en espacios reducidos hasta vida en espacios pequeños, cirugía laparoscópica y robótica suave", dijo Dudte.
Para explorar el potencial de la teselación, el equipo desarrolló un algoritmo que puede crear ciertas formas usando el pliegue Miura-ori, repetido con pequeñas variaciones. Dadas las especificaciones de la forma del objetivo, el programa establece los pliegues necesarios para crear eldiseño, que luego se puede imprimir con láser para plegar.
El programa tiene en cuenta varios factores, incluida la rigidez del material plegado y la compensación entre la precisión del patrón y el esfuerzo asociado con la creación de pliegues más finos, una caracterización importante porque, a partir de ahora, estas formas sontodo doblado a mano.
"Esencialmente, nos gustaría poder adaptar cualquier forma usando un patrón de plegado apropiado", dijo Mahadevan. "Comenzando con el pliegue básico de montaña-valle, nuestro algoritmo determina cómo variarlo al ajustarlo suavemente desde una ubicaciónal otro para hacer un jarrón, un sombrero, una silla de montar, o para unirlos para crear estructuras cada vez más complejas "
"Este es un paso en la dirección de poder resolver el problema inverso; dada una forma funcional, cómo podemos diseñar los pliegues en una hoja para lograrlo", dijo Dudte.
"Lo realmente emocionante de este pliegue es que es completamente escalable", dijo Mahadevan. "Puedes hacer esto con grafeno, que tiene un átomo de espesor, o puedes hacerlo en la escala arquitectónica".
Los coautores del estudio incluyen Etienne Vouga, actualmente en la Universidad de Texas en Austin, y Tomohiro Tachi de la Universidad de Tokio. El trabajo fue financiado por el Instituto Wyss de Ingeniería Bioinspirada, el Instituto Kavli de Ciencia y Tecnología Bionanoy el Harvard MRSEC.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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