استفاده از بلوک های ساختمانی سه بعدی کریگامی برای تولید فرامواد پویا
پژوهشگران، راهبردی عرضه کردند که در آن از کریگامی برای تولید فرامواد پویا میتوان استفاده نمود.
به گزارش ابزار اپل به نقل از خبرگزاری ایرنا از پایگاه خبری فناوری نانو ایران ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، نگاهی جدید برای تولید فرامواد یا متامتریال (Metamaterial) با استفاده از راهبرد کریگامی (kirigami) عرضه شده است که در آن بلوک های ساختمانی سه بعدی و قابل پیکربندی ایجاد می شوند که می تواند برای تولید ساختارهای پیچیده و پویا مورد استفاده قرار گیرد. از آنجائیکه رویکرد طراحی در این روش مدولار است، این سازه ها به سادگی مونتاژ و جداسازی می شوند.
جی یین، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و از محققان این پروژه، می گوید: «استفاده از کریگامی در مواد سه بعدی سطح جدیدی از قابلیت پیکربندی مجدد را برای این ساختارها عرضه می دهد.»
محققان خوشبین هستند که از این مواد سه بعدی بتوان در کاربردهایی مانند مصالح ساختمانی سبک برای ساختمان ها، اجزای رباتیک مدولار و هدایت موج در فرامواد صوتی بهره برد.
کریگامی نوعی اوریگامی است که علاوه بر تا زدن کاغذ، شامل برش کاغذ هم می شود. در حالیکه کریگامی با استفاده از مواد دو بعدی مانند کاغذ انجام می شود، یین و همکارانش اصول کریگامی را برای مواد سه بعدی که به مکعب های متصل بریده شده اند، به کار برده اند.
به طور ویژه، محققان روش جدید خویش را با استفاده از مجموعه ای از هشت مکعب مقوایی متصل به هم که از دو طرف باز هستند، مدل سازی کردند. هر واحد هشت مکعبی متصل را بعنوان یک بلوک ساختمان در نظر بگیرید. بسته به چگونگی اتصال مکعب ها به یکدیگر، این بلوک های ساختمانی را میتوان در بیشتر از ۳۰۰ هزار طرح مختلف تا کرد.
یین می گوید: «این واحدهای کریگامی را بعنوان اجزای سازنده همه کاره در نظر بگیرید که می توانند برای ایجاد سازه های بزرگتر با خواص مکانیکی متفاوت مونتاژ شوند.»
علاوه بر این، ساختارهای بزرگتر هم قابل جدا شدن هستند و به کاربران امکان می دهد واحدهای کریگامی را باردیگر در ساختارهای جدید جمع آوری کنند.
برای اثبات کاربرد این مفهوم، محققان بیشتر از دوازده بلوک ساختمان قابل تنظیم مجدد ایجاد کردند. هر بلوک از هشت مکعب کاغذ متصل به هم تشکیل شده بود و می تواند به هشت شکل مختلف پیکربندی شود.
بسته به سبب دیواره های مکعب جامد و کناره های باز در هر بلوک و قرارگیری هر بلوک در ساختار بزرگتر، ساختار متفاوت رفتار خواهد نمود. این مورد به کاربران اجازه می دهد تا خواص مکانیکی هر بلوک ساختمانی را تنظیم کنند. بعنوان مثال، یک بلوک ساختمانی واحد می تواند در یک ساختار که به سادگی فشرده می شود تا شود یا به شکل متفاوتی که قادر به تحمل بار قابل توجه است، جمع شود.
یین می گوید: «این حقیقت که شما می توانید این مواد سه بعدی را جدا کرده و مجدداً پیکربندی کنید، به کاربران اجازه می دهد تا درصورت نیاز برای انجام کارهای مختلف، خواص مکانیکی یک سازه را تغییر دهند. شما می توانید آنرا بگونه ای تا کنید تا فشرده سازی آن آسان شود، آنرا به روش دیگری تا کنید تا حرکت جانبی امکان پذیر باشد، یا اینکه این ساختار را به شکلی تا کنید تا سفت شود یا استقامت آنرا افزایش دهید.»
یین می گوید: «این کار بر نشان دادن مفهوم اساسی کریگامی متمرکز بود. گام بعدی ما نشان دادن برنامه های کاربردی برای این مفهوم است.»
نتایج این پروژه در چارچوب مقاله ای با عنوان «۳D Transformable Modular Kirigami-Based Programmable Metamaterials» در مجله Advanced Functional Materials انتشار یافته است.
منبع: ابزار اپل
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب