Картонный шаблон для трёхмерного складывания

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали новый метод создания самосгибающихся трехмерных (3D) структур. В частности, исследователи используют шаблоны для ограничения деформации в определенных выбранных областях на двумерной (2D) подложке, что, в свою очередь, задаёт получаемую трехмерную структуру материала.

Новая технология не опирается на резку или печать на материале, в отличие от большинства других техник самостоятельно складывающегося в определённую структуру материала. Она также отличается от непрерывного шейпового морфизма (изменения и принятия формы), который, как правило, контролируется путем относительной продольной деформацией в плоскости в различных частях материала. Вместо этого исследователи просто прикрепляют листы картона с определенными узорами к полимерной подложке.

«Когда к полимеру применяется тепло, он сжимается», – объясняет Йонг Чжу, профессор машиноведения и авиационно-космическая техники Университета штата Северная Каролина, автор статьи о данном исследовании. «Однако те участки полимера, которые прикреплены к картону, удерживаются от сокращения объёма, что приводит к сгибанию и искривлению всей подложки».

                           

Изменяя модель, выполненную с помощью шаблонов картона, исследователи могут создавать различные формы – от простых конусов до сложных многоуровневых структур. Процессы самосгибания могут выполняться при таких низких температурах, как 120 ° C.

«Это доказательство концептуальной работы. Дальнейшие же шаги включают в себя внедрение функциональных электронных элементов в материал, что даст им потенциальную ценность для производственных применений», – говорит Цзяньсун Цуй, исследователь и кандидат наук Университета Карнеги Меллон в Питтсбурге, который работал над этим проектом ещё во время своего обучения в Университете штата Северная Каролина.