Investigadores de Harvard construyen metamateriales programables usando Kirigami

• El nuevo marco puede programar superficies kirigami para que puedan integrarse en robótica suave.
• La técnica abre nuevas puertas para el diseño de pieles blandas inteligentes con funcionalidades multimodales.

Kirigami es un arte japonés de cortar papel, que consiste en doblar y luego cortar hábilmente el papel en la forma deseada. El kirigami terminado se ve desplegando el papel. Los kirigamis simples son en su mayoría simétricos, como pentagramas o copos de nieve.

En los últimos años, los científicos han utilizado este arte para transformar cuadrados en círculos, convertir formas 2D en 3D e incluso desarrollar un robot inspirado en serpientes. Esto es solo el comienzo:esta técnica puede tener una variedad de aplicaciones en un futuro cercano.

Recientemente, investigadores de la Universidad de Harvard desarrollaron un marco para programar superficies kirigami para que estas estructuras se puedan usar para dispositivos portátiles, dispositivos electrónicos extensibles, robots que cambian de forma y más.

Aumento de las funcionalidades de los materiales Kirigami

Los metamateriales de Kirigami se pueden cortar y transformar fácilmente en una configuración tridimensional compleja al estirarlos. La introducción de la jerarquía en las estructuras de kirigami mejora aún más sus funcionalidades, ya que permite una mayor capacidad de estiramiento y una mayor sintonización de bandgaps.

Hasta ahora, los estudios sobre metamateriales kirigami jerárquicos se han centrado en la deformación en el plano de láminas gruesas. En este trabajo, los investigadores han explorado láminas delgadas de kirigami jerárquicas y su comportamiento de pandeo fuera del plano.

Referencia:Materiales funcionales avanzados | DOI:10.1002 / adfm.201906711 | Universidad de Harvard

Utilizaron corte por láser para dividir la hoja en una serie de cajas de forma cuadrada. Luego subdividieron estos cuadros en cuadrados más pequeños usando otro nivel de cortes.

Tanto el primer como el segundo nivel de cortes responden (el segundo nivel de cortes agrega conjuntos de respuestas más ricos) cuando se estira el metamaterial.

El equipo de investigación descubrió que es posible programar metamateriales mecánicos seleccionando cuidadosamente el grosor de las hojas y el ancho de los cortes en cada nivel.

Para demostrar lo que han logrado, estiraron estas hojas de kirigami jerárquicas programables para mostrar un mensaje que dice "I Love HU" y revelar ciertas formas, como un árbol de Navidad.

En resumen, cuando dos o más patrones jerárquicos se mezclan para formar una superficie heterogénea, los investigadores pueden configurar aún más la respuesta mecánica y cifrar los datos y leerlos a través de la deformación mecánica aplicada.

¿Qué sigue?

La técnica desarrollada en este estudio contribuye al campo de los cálculos morfológicos y metamateriales programables. También abre nuevas puertas para el diseño de pieles blandas inteligentes con funcionalidades multimodales.

Leer:15 tipos diferentes de robots

Con un mayor control de las propiedades mecánicas del material, es posible integrar superficies de kirigami jerárquicas en robótica suave para construir pantallas inteligentes, sensores táctiles o máscaras que alteran los niveles de fricción según el entorno.