Искусство складывания из бумаги - оригами - вдохновило ученых на создание новых функциональных возможностей материалов методом создания в них складок. Но процесс складывания может быть довольно трудоемким. Теперь же исследователи из Гарвардского университета, школы инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) заимствовали направление создания функциональных возможностей материалов из другого древнего японского бумажного искусства - КИРИГАМИ.
Киригами основано на разрезании, а не складывании, в итоге разрезы изменяют структуру и функциональность материалов.
В новой статье, опубликованной в Physical Review Letters, исследователи демонстрируют как тонкий, перфорированный лист может быть преобразован в складывающуюся 3D-структуру путем простого растяжения разрезанного материала.
"Мы считаем, что применение достаточно большого растяжения приводит к формированию 3D-структуры, содержащей хорошо организованную структуру гор и долин, очень похожих на популярные фигуры оригами, такие как Миура-Ори", - сказал Ахмад Рафсанджани, первый автор статьи.
Credit: Image courtesy of Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS
Ученые обнаружили, что если материал достаточно растягивается, то временные деформации становятся постоянными складками. Исследователи также обнаружили, что результирующие механические свойства материала можно регулировать путем изменения ориентации надрезов.
"Это исследование показывает возможность изготовления сложных трансформируемых конструкций из абсолютно плоских перфорированных листов," – считают исследователи.
Источник: Ahmad Rafsanjani, Katia Bertoldi. Buckling-Induced Kirigami. Physical Review Letters, 2017; 118 (8) DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.084301