Den gamla japanska konsten att vika papper, känd som origami, kan användas för att skapa mekaniska, binära omkopplare.

I Bokstäver i tillämpad fysik , forskare rapporterar tillverkningen av en sådan pappersenhet med användning av ett särskilt origamimönster som kallas Kresling-mönstret. Denna enhet kan fungera som en mekanisk strömbrytare.

Genom att sätta ihop flera av dessa på en enda plattform, utredarna byggde ett fungerande mekaniskt minneskort.

Origamistrukturer kan vara antingen stela eller icke-styva. För den första typen, bara veck mellan papper kan deformeras, men panelerna förblir fixerade. I icke-styv origami, dock, själva panelerna kan deformeras.

Kresling-mönstret är ett exempel på icke-styv origami. Att vika ett papper med det här mönstret skapar en bälgliknande struktur som kan växla mellan en orientering och en annan. Bälgen fungerar som en typ av fjäder och kan styras genom att vibrera en plattform som håller bälgen. Detta skapar en switch, som utredarna refererar till som en Kresling-inspirerad mekanisk strömbrytare, eller KIMS.

Forskarna fann att svängning av en plattform som håller KIMS upp och ner med en viss hastighet kommer att få den att vända, eller byta, mellan dess två stabila tillstånd. De använde en elektrodynamisk shaker för att ge kontrollerade rörelser av basen och övervakade den övre ytan av KIMS med en laser. På det här sättet, de kunde kartlägga och analysera den grundläggande fysiken som ligger till grund för växlingsbeteendet.

"Vi använde Kreslings origami-mönster för att också utveckla ett kluster av mekaniska binära omkopplare, ", sa författaren Ravindra Masana. "Dessa kan tvingas övergå mellan två olika statiska tillstånd med en enda kontrollerad ingång i form av en harmonisk excitation som appliceras vid basen av omkopplaren."

Gruppen övervägde först ett 2-bitars minneskort skapat genom att placera två KIMS-enheter på en enda plattform. Eftersom varje KIMS-bit har två stabila tillstånd, fyra distinkta stater identifierade som S00, S01, S10 och S11 kan erhållas. Svängningar av plattformen kommer att orsaka byte mellan dessa fyra stabila tillstånd. Detta proof of concept med bara två bitar skulle kunna utökas till flera KIMS-enheter, skapa en typ av mekaniskt minne.

"Sådana omkopplare kan miniatyriseras, sa Mohammed Daqaq, en av författarna och chefen för Laboratory of Applied Nolinear Dynamics vid NYU Abu Dhabi. "Istället för att använda en skrymmande elektrodynamisk shaker för aktivering, Minneskortet kan sedan aktiveras med hjälp av skalbara piezoelektriska och grafenställdon."

Miniatyriserade origami-minneskort bör ha bred tillämpbarhet och lova mycket för framtida enhetsutveckling.