哈佛研究人员使用 Kirigami 构建可编程超材料
- 新框架可以对剪纸曲面进行编程，以便将它们集成到软机器人中。
- 该技术为设计具有多模式功能的智能软皮打开了新的大门。
剪纸是日本的一种剪纸艺术，它涉及折叠，然后巧妙地将纸张切割成所需的形状。展开纸可以看到完成的剪纸。简单的剪纸大多是对称的，比如五角星或雪花。
近年来，科学家们利用这种艺术将正方形变成圆形，将 2D 形状变成 3D 形状，甚至开发了一种受蛇启发的机器人。这仅仅是个开始：这项技术在不久的将来会有多种应用。
最近，哈佛大学的研究人员开发了一个框架来对剪纸表面进行编程，以便这些结构可用于可穿戴设备、可拉伸电子设备、变形机器人等。
增加剪纸材料的功能
剪纸超材料可以很容易地切割并在拉伸时转化为复杂的三维结构。将层次结构引入剪纸结构进一步增强了它们的功能，因为它可以实现更大的可拉伸性和更宽的带隙可调性。
到目前为止，对分层剪纸超材料的研究主要集中在厚板的面内变形上。在这项工作中，研究人员探索了薄的分层剪纸片及其平面外屈曲行为。
参考：先进功能材料 | DOI:10.1002/adfm.201906711 |哈佛大学
他们使用激光切割将板材分成一系列方形盒子。然后，他们使用另一种切割级别将这些盒子进一步细分为更小的方块。
当超材料被拉伸时，第一级和第二级切割都有响应（第二级切割增加了更丰富的响应集）。
研究小组发现，通过仔细挑选板材的厚度和每一层切口的宽度，可以对机械超材料进行编程。
为了展示他们所取得的成就，他们拉伸了这些可编程的分层剪纸以显示一条消息，上面写着“我爱 HU”，并显示出某些形状，例如圣诞树。
综上所述，当两个或多个层次模式混合在一起形成一个异质表面时，研究人员可以进一步配置机械响应，并通过施加的机械变形对数据进行加密和读取。
下一步是什么？
本研究中开发的技术有助于形态计算和可编程超材料领域。它还为设计具有多模态功能的智能软皮打开了新的大门。
阅读：15 种不同类型的机器人
随着对材料机械性能的更多控制，可以将分层剪纸表面集成到软机器人中，以构建智能显示器、触觉传感器或根据环境改变摩擦水平的皮肤。
工业技术