Техника киригами, вдохновленная оригами, позволяет создавать сверхпрочные легкие конструкции

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) успешно использовали древнее японское искусство киригами для создания высокоэффективных архитектонических материалов в больших масштабах, чем когда-либо ранее. Объединив принципы оригами и киригами, ученые создали пластинчатые решетки с настраиваемыми механическими свойствами, которые легче пробки, но обладают высокой прочностью и жесткостью.

Сила сотовых твердых тел

Сотовые твердые тела, такие как соты, состоят из множества ячеек, упакованных вместе. Форма этих ячеек определяет механические свойства материала. Взяв за образец ячеистые твердые тела, встречающиеся в природе, исследователи смогли разработать архитектонические материалы с заданными свойствами путем изменения геометрии ячеек. Эти материалы находят широкое применение в различных областях, включая амортизационную пену и теплорегулирующие радиаторы.

Прорывная технология

Исследователи Массачусетского технологического института модифицировали распространенный узор складок оригами, называемый узором Миура-ори, для создания пластинчатых решеток. Превратив острые точки гофрированной структуры в грани, исследователи получили плоские поверхности, к которым пластины можно легко прикрепить с помощью болтов или заклепок. Такая модификация позволяет создавать структуры с индивидуальными формами и механическими свойствами.

Настраиваемые механические свойства

Разработанный исследователями процесс модульного построения включает в себя формирование, складывание и сборку множества мелких компонентов в трехмерные формы. Этот метод позволяет создавать сверхлегкие и сверхпрочные конструкции, способные сохранять свою форму при определенных нагрузках. Натянув стальную проволоку на податливые поверхности и подключив ее к системе шкивов и двигателей, можно приводить конструкции в действие для изгиба в любом направлении.

Широкий спектр применения

Благодаря своей легкости в сочетании с прочностью, жесткостью и простотой массового производства эти архитектурные материалы обладают огромным потенциалом в различных отраслях промышленности. Они могут быть особенно полезны в архитектурных компонентах, самолетах, автомобилях и аэрокосмической технике.

Мнения экспертов

Профессор Нил Гершенфельд, возглавляющий Центр битов и атомов Массачусетского технологического института, называет этот материал "стальной пробкой" благодаря его легким и в то же время прочным свойствам. Он подчеркивает значимость этого открытия, заявляя: "Он легче пробки, но обладает высокой прочностью и жесткостью".