Inspirado por los sistemas naturales de "rotura", como las hojas de atrapamoscas de Venus y los picos de los colibríes, un equipo dirigido por el físico Christian Santangelo de la Universidad de Massachusetts Amherst ha desarrollado una forma de utilizar pliegues curvos para dar a las conchas curvas finas un movimiento de rotura rápido y programable.La nueva técnica evita la necesidad de materiales complicados y métodos de fabricación al crear estructuras con dinámica rápida.
El avance debería ayudar a los científicos e ingenieros de materiales que desean diseñar estructuras que puedan cambiar rápidamente de forma y propiedades, dice Santangelo. Él y sus colegas, incluido el científico de polímeros Ryan Hayward, señalan que hasta ahora, no ha habido un diseño geométrico generalregla para crear un ajuste entre estados estables de superficies curvadas arbitrariamente.
"Muchas plantas y animales aprovechan la elasticidad para moverse rápidamente, sin embargo, realmente no hemos sabido cómo usar esto en dispositivos artificiales", dice Santangelo. "Esto nos da una forma de utilizar la geometría para diseñar diseños ultrarrápidos y mecánicosinterruptores que se pueden usar, por ejemplo, en robots ". Los detalles de la nueva geometría aparecen en una edición temprana en línea de Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los autores señalan: "Si bien las reglas y mecanismos bien conocidos detrás del plegado de una superficie plana se han utilizado para crear estructuras desplegables y dar forma a materiales transformables, el plegado de conchas curvas todavía no se entiende fundamentalmente". Aunque el acoplamiento simultáneo de flexión yEl estiramiento que deforma un caparazón proporciona naturalmente a los artículos "gran estabilidad para aplicaciones de ingeniería", agregan, lo que hace que plegar una superficie curva no sea una tarea trivial.
El documento de Santangelo y sus colegas describe la geometría de doblar una carcasa arrugada y demuestra las condiciones bajo las cuales se puede doblar sin problemas. Dicen que la nueva técnica "tendrá aplicación en el diseño de estructuras en una amplia gama de escalas de longitud, incluido el plegado automáticomateriales, ópticas ajustables y superficies de fricción conmutables para microfluídica ", como las que se usan en los cabezales de impresoras de inyección de tinta y la tecnología de laboratorio en un chip".
Los autores explican que "las estructuras programables Shape han utilizado recientemente el origami para reconfigurar usando un movimiento de plegado suave, pero se ven obstaculizadas por velocidades lentas y un ensamblaje complicado del material". Dicen que el movimiento de ajuste rápido que desarrollaron "representa un paso importante en la generación de programablesmateriales con capacidades de actuación rápida "
Su trabajo de diseño geométrico "sienta las bases para desarrollar origami no euclidiano, en el que múltiples pliegues y vértices se combinan para crear nuevas estructuras", escriben Santangelo y sus colegas, y los principios y métodos "abren la puerta para desarrollar paradigmas de diseño independientes desistema de escala de longitud y material "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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