Искусство оригами, возникшее в Японии сотни лет назад и основанное на технике складывания бумажных фигурок, способно внести революционные изменения в разработку новых материалов благодаря исследованию ученых из Мичиганского университета.
По данным Tech Xplore, специалисты использовали принцип оригами для создания новейших типов материалов, способных контролируемым образом деформироваться и изменять форму под воздействием определенных механических воздействий. Подобные материалы могут применяться практически повсеместно — от производства обуви и медицинских имплантатов до создания авиационных деталей.
В рамках нового исследования ученые выяснили, каким образом определенные виды сгибания влияют на поведение материала при нагрузке различными силами и давлениями. Они предложили новую модель расчета поведения складок, позволяющую точнее прогнозировать реакции материалов на воздействие внешних факторов. Эта задача оказалась гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд.
«С точки зрения науки, подобное использование техники оригами демонстрирует концепцию метаматериалов — сконструированных изделий, чьи уникальные характеристики обеспечиваются искусственно спроектированной структурой, а не химическим составом компонентов. Геометрия складывания — простая для достижения на практике — наделяет обычный лист бумаги совершенно новыми свойствами», — комментирует Сяомин Мао, профессор физики в Мичиганском университете.
Формирование складок позволяет задать материалам специфическое поведение, но выбор правильного места и способа создания сгибов остается трудновыполнимым даже в рамках современных научных подходов.
Чтобы расширить возможности исследования, ученые использовали трапециевидные элементы, обладающие всего одной парой параллельных граней. Хотя такая форма усложнила расчеты, она открыла доступ к более широкому спектру возможных конфигураций. Созданные конструкции демонстрировали способность изменять форму двумя методами: равномерное расширение («дыхание») и угловое искажение («смещение»).
По словам экспертов, хотя исследование пока носит теоретический характер, предложенные ими концепции могут послужить отправной точкой для последующего совершенствования и внедрения практических решений, основанных на идеях оригами. Тем временем молодая студентка Принстонского университета представила инновационное «платье-оригами» из ткани и бумаги. Подробнее о нем рассказано в другом материале Hi-Tech Mail.
