استفاده از بلوک های ساختمانی سه بعدی کریگامی برای تولید فرامواد پویا
آجاک: پژوهشگران، راهبردی ارائه کردند که در آن از کریگامی برای تولید فرامواد پویا می توان استفاده نمود.
به گزارش آجاک به نقل از خبرگزاری ایرنا از پایگاه خبری فناوری نانو ایران ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، نگاهی جدید برای تولید فرامواد یا متامتریال (Metamaterial) با بهره گیری از راهبرد کریگامی (kirigami) ارائه شده است که در آن بلوک های ساختمانی سه بعدی و قابل پیکربندی ایجاد می شوند که می تواند برای تولید ساختارهای پیچیده و پویا مورد استفاده قرار گیرد. از آنجائیکه رویکرد طراحی در این روش مدولار است، این سازه ها به آسانی مونتاژ و جداسازی می شوند.
جی یین، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و از پژوهشگران این پروژه، می گوید: «استفاده از کریگامی در مواد سه بعدی سطح جدیدی از قابلیت پیکربندی مجدد را برای این ساختارها ارائه می دهد.»
محققان خوشبین هستند که از این مواد سه بعدی بتوان در کاربردهایی مانند مصالح ساختمانی سبک برای ساختمان ها، اجزای رباتیک مدولار و هدایت موج در فرامواد صوتی بهره برد.
کریگامی نوعی اوریگامی است که علاوه بر تا زدن کاغذ، شامل برش کاغذ نیز می شود. در صورتیکه کریگامی با بهره گیری از مواد دو بعدی مانند کاغذ انجام می شود، یین و همکارانش اصول کریگامی را برای مواد سه بعدی که به مکعب های متصل بریده شده اند، به کار برده اند.
به طور ویژه، پژوهشگران روش جدید خودرا با بهره گیری از مجموعه ای از هشت مکعب مقوایی متصل به هم که از دو طرف باز هستند، مدل سازی کردند. هر واحد هشت مکعبی متصل را بعنوان یک بلوک ساختمان در نظر بگیرید. بسته به چگونگی اتصال مکعب ها به یکدیگر، این بلوک های ساختمانی را می توان در بیش از ۳۰۰ هزار طرح مختلف تا کرد.
یین می گوید: «این واحدهای کریگامی را بعنوان اجزای سازنده همه کاره در نظر بگیرید که می توانند برای ایجاد سازه های بزرگتر با خواص مکانیکی متفاوت مونتاژ شوند.»
علاوه بر این، ساختارهای بزرگتر نیز قابل جدا شدن هستند و به کاربران امکان می دهد واحدهای کریگامی را باردیگر در ساختارهای جدید جمع آوری کنند.
برای اثبات کاربرد این مفهوم، پژوهشگران بیش از دوازده بلوک ساختمان قابل تنظیم مجدد ایجاد کردند. هر بلوک از هشت مکعب کاغذ متصل به هم تشکیل شده بود و می تواند به هشت شکل مختلف پیکربندی شود.
بسته به جهت دیواره های مکعب جامد و کناره های باز در هر بلوک و قرارگیری هر بلوک در ساختار بزرگتر، ساختار متفاوت رفتار خواهدنمود. این مساله به کاربران اجازه می دهد تا خواص مکانیکی هر بلوک ساختمانی را تنظیم کنند. بعنوان مثال، یک بلوک ساختمانی واحد می تواند در یک ساختار که به آسانی فشرده می شود تا شود یا به شکل متفاوتی که قادر به تحمل بار قابل توجه است، جمع شود.
یین می گوید: «این واقعیت که شما می توانید این مواد سه بعدی را جدا کرده و مجدداً پیکربندی کنید، به کاربران اجازه می دهد تا درصورت نیاز برای انجام کارهای مختلف، خواص مکانیکی یک سازه را تغییر دهند. شما می توانید آنرا به شکلی تا کنید تا فشرده سازی آن آسان شود، آنرا به روش دیگری تا کنید تا حرکت جانبی امکان پذیر باشد، یا اینکه این ساختار را به شکلی تا کنید تا سفت شود یا استواری آنرا افزایش دهید.»
یین می گوید: «این کار بر نشان دادن مفهوم اساسی کریگامی متمرکز بود. گام بعدی ما نشان دادن برنامه های کاربردی برای این مفهوم است.»
نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان «۳D Transformable Modular Kirigami-Based Programmable Metamaterials» در مجله Advanced Functional Materials انتشار یافته است.
منبع: acak.ir
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظرات بینندگان در این باره