Även om det kanske inte är lika ikoniskt som papperskranen, hyparorigamin med sina svepande motsatta bågar och sadelform har länge varit populärt för konstnärer som arbetar inom pappersvikningstraditionen.

Nu tittar forskare vid Georgia Institute of Technology och University of Tokyo på formen med ett öga mot att utnyttja dess strukturella egenskaper, i hopp om att hitta sätt att utnyttja dess bistabilitet för att bygga multifunktionella enheter eller metamaterial.

För en studie rapporterad 17 september i tidskriften Naturkommunikation och stöds av National Science Foundation, forskarna undersökte först om det populära origami-mönstret som liknar den geometriska hyperboliska paraboloiden – eller hyparen – hade samma fysiska egenskaper som sin geometriska motsvarighet och försökte förstå hur dess veck bidrar till bildandet av mönstret.

"Den hyperboliska paraboloiden är ett slående mönster som har använts i arkitektoniska konstruktioner över hela världen, sade Glaucio Paulino, professor vid Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering. "Som ett origamimönster, den har strukturell bistabilitet som kan utnyttjas för metamaterial som används i energifångning eller andra mikroelektroniska enheter."

Strukturell bistabilitet hänvisar till origami-mönstrets förmåga att hitta en vilande jämvikt i två olika tillstånd - när sadelformen vänder på sig själv. Den förmågan skulle kunna göra det möjligt för enheter baserade på origamins struktur att omkonfigureras för att peka bågarna i motsatta riktningar i farten.

Som alla andra origami, mönstret börjar med ett platt pappersark, som sedan viks längs koncentriska rutor. Dessa veck kombineras för att dra spetsarna på papperet i motsatta riktningar, bildar de motsatta bågarna av en hyperbolisk paraboloid.

För att förstå mer om mekanismerna som skapar sadelformerna, forskarna skapade en teoretisk modell som kan tjäna till att förutsäga origamis beteende, och deras analys förstärkte idén att strukturen uppvisade samma egenskaper som sin geometriska motsvarighet.

"En av de riktigt intressanta sakerna vi hittade var att vecken av koncentriska rutor inte behövde vara enhetliga i sina förskjutningar för att bilda hyparorigami, "sa Ke Liu, en tidigare doktorand vid Georgia Tech och nu postdoktor vid California Institute of Technology. "Så vissa rutor kan vara ganska nära varandra och andra längre ifrån varandra och ändå skulle den övergripande formen vara en hyperbolisk paraboloid."

Dock, forskarna noterade att bristen på enhetlighet i vecken skulle förändra andra aspekter av strukturen, till exempel hur mycket energi som skulle behövas för att trycka in den i sin hyparform.

"Du kan teoretiskt ställa in varje enskild hypar-origamistruktur genom att ändra skalan på dessa veck, och det skulle förändra hur den strukturen reagerar på tryck som trycker mot den, "Liu sa. "Framtida konstruktioner för robotik eller annan elektronik skulle kunna använda den här typen av snapping beteende."

Forskarna vika också origami i en rad rutor så att fyra hypar origamimönster bildades på samma materialark. En fysisk modell visade att strukturen har så många som 32 olika stabila konfigurationer.

"Hypertessen med flera stabila tillstånd har lovande tillämpningar som stimulansresponsiva metasytor och switchar, "sa Tomohiro Tachi, som är docent vid University of Tokyo, Japan.

"Dessa typer av konfigurationer kan lägga grunden för framtida metasytor med omkonfigurerbara egenskaper och en hög nivå av justerbarhet, sa Paulino, som också är Raymond Allen Jones ordförande för teknik vid School of Civil and Environmental Engineering.