前沿 2020-02-12 17:02

美国北卡罗莱纳州立大学开发新型动态薄板材料

胡燕萍 摘自 designnews网站

【据designnews网站2020年1月22日报道】受Kirigami(日式折叠)启发,北卡罗莱纳州立大学的研究人员设计了一种可以从2D形状转换为3D结构的新材料薄片。可以自主移动并组装成不同形状的动态材料是材料科学前沿,目前已发明了许多具有这些特征的新材料。

kirigami是一种日本纸艺术形式,将单张纸切割并折叠以创建新的形状和结构。Kirigami技术启发了北卡罗莱纳州立大学的研究团队开发出新型薄板材料,这些板材可自动响应环境刺激而变成2D形状和3D结构。这个概念被研究人员称为“主动激进折纸”,它是由三层材料组成的,该材料由两层组成,除了中间的聚合物层会响应热而收缩之外,这两层对热量没有响应。

研究小组使用了两种方法来控制材料的形状和结构。一种是创造出了贯穿材料所有三层的贯穿切口,从而控制了其运动范围。另一种控制方法是通过蚀刻穿透外层并暴露出热响应性聚合物。这些蚀刻控制了材料折叠的角度和方向以及折叠的程度。根据材料的折叠,打开通孔,从而将薄片的形状转变为2D或3D设计。

研究人员可以制作出具有相同通孔图案的2D模板,并通过对蚀刻进行细微更改来使用它来创建许多不同的3D结构。

Kirigami机器人

研究人员通过制造多种形式的热响应式折纸机,演示了材料如何工作。这些机器包括简单的机器人抓取装置和自动折叠盒。

概念验证表明,该概念不仅可以用于热敏材料,还可以应用于其他材料如光敏液晶等。

该团队在YouTube上发布了概念验证机器的视频。研究人员计划继续他们的工作,以探索可编程活性活性折纸材料的潜在应用范围。

阅读 收藏

相关专题: