Los investigadores han demostrado cómo las técnicas inspiradas en el kirigami les permiten diseñar láminas delgadas de material que se reconfiguran automáticamente en nuevas formas bidimensionales 2D y estructuras tridimensionales 3D en respuesta a estímulos ambientales. Los investigadores crearon una variedad dedispositivos robóticos como prueba de concepto para el enfoque.
"Este es el primer caso que conocemos en el que los patrones de kirigami 2D se remodelan de forma autónoma en estructuras 3D distintas sin entrada mecánica", dice Jie Yin, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente deun documento sobre el trabajo: "En su lugar, aplicamos energía en forma de calor y el material se reorganiza".
Kirigami es una forma de arte en la que se corta y se dobla una sola hoja de papel para crear nuevas formas y estructuras.
El nuevo concepto de "kirigami activo" se basa en un material de tres capas, que consta de dos capas externas que no responden al calor, y una capa de polímero en el medio que se contrae en respuesta al calor. La forma y estructura del materialse controlan de dos maneras. Los cortes pasantes, que penetran en las tres capas, controlan el rango de movimiento del material. Los grabados, que penetran en las capas externas y exponen el polímero sensible al calor, controlan el ángulo y la dirección en la que el material se pliega, comoasí como hasta qué punto se pliega. A medida que el material se pliega, abre los cortes pasantes y cambia la forma de las hojas a diseños 2D o 3D.
"Podemos hacer una plantilla 2D con el mismo patrón de cortes y usarla para crear muchas estructuras 3D diferentes haciendo pequeños cambios en el grabado", dice Yin. "Esto efectivamente hace que las hojas de kirigami activas sean programables".
Como parte de su prueba de concepto, los investigadores utilizaron su enfoque de kirigami para crear un conjunto de máquinas de kirigami termorrespuesta, que incluyen dispositivos de agarre simples y cajas plegables. Los investigadores también crearon un robot blando con un cuerpo de kirigami y patas neumáticas.cambiando la orientación del cuerpo, los investigadores pudieron reposicionar rápidamente las piernas, cambiando la dirección de movimiento del robot.
"Utilizamos un polímero sensible a la temperatura para este trabajo, pero no hay razón para pensar que otros materiales polímeros sensibles a los estímulos, como los cristales líquidos fotoactivos, no funcionarían tan bien", dice Yin. "Estamosentusiasmado por explorar la gama potencial de aplicaciones para estos materiales programables y activos de kirigami ".
Puede ver el video de las máquinas de prueba de concepto en http://www.youtube.com/watch?v=4U2ARa83188&feature=youtu.be .
Se puede ver un video que ilustra cómo funciona el kirigami activo http://www.youtube.com/watch?v=KozSomLoKIg .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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