Forskare från North Carolina State University har utvecklat en ny teknik för att kontrollera självvikande tredimensionella (3D) strukturer. Specifikt, forskarna använder mallar för att begränsa deformation i vissa utvalda områden på en tvådimensionell struktur, vilket i sin tur dikterar den resulterande 3D-strukturen av materialet.

Den nya tekniken är inte beroende av skärning eller tryckning på materialet, som de flesta andra självvikande origamitekniker gör. Det skiljer sig också från kontinuerlig formförändring, som vanligtvis styrs av konstruktion av töjningen i planet vid olika delar av materialet. Istället, forskarna applicerade kartongark på ett polymersubstrat, bildar specifika mönster.

"När värme appliceras på polymeren, det krymper, " säger Yong Zhu, en professor i mekanisk och rymdteknik vid NC State och motsvarande författare till en artikel om arbetet. "Dock, de sektioner av polymer som är fästa på kartongen hindras från att krympa, får det övergripande underlaget att böjas och krökas."

Genom att variera mönstret som skapas av kartongmallarna, forskarna kan skapa en mängd olika former, från enkla koner till komplexa, skiktade strukturer. De självvikbara operationerna kan utföras vid temperaturer så låga som 120 grader Celsius.

"Detta är ett proof of concept paper, och nästa steg inkluderar att integrera funktionella elektroniska element i materialet, ger det potentiellt värde för tillverkningstillämpningar, " säger Jianxun Cui, uppsatsens första författare och en postdoktor vid Carnegie Mellon University som arbetade med detta projekt medan han doktorerade. student vid NC State.

Pappret, "Origami/Kirigami guidad morphing av sammansatta ark, " publiceras i tidskriften Avancerade funktionella material .