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Metamaterial morphing creado usando la técnica Kirigami

Metamaterial morphing creado usando la técnica Kirigami

[Fuente de imagen: Universidad de bristol]

Los ingenieros de la Universidad de Bristol han creado un nuevo metamaterial utilizando una antigua técnica japonesa conocida como Kirigami.

Kirigami, en el que se basaron los metamateriales celulares, es una forma de arte japonesa que consiste en cortar y doblar papel para obtener una forma 3D. La nueva técnica permite diseñar estructuras celulares con cortes precisos que crean grandes alteraciones de forma y volumen que dan como resultado un material ligero y resistente. Las formas se pueden crear con partes móviles que dan como resultado propiedades mecánicas extremadamente ajustables, lo que las hace más diestras que el origami.

La investigación realizada para examinar la viabilidad de las estructuras de Kiragami se concluyó en un programa de doctorado dirigido por el Centro EPSRC de Formación Doctoral en Compuestos Avanzados para la Innovación y la Ciencia de la Universidad (ACCIS CDT), y se publicó recientemente en Informes científicos.

El experimento del estudiante de doctorado Robin Neville examinó las propiedades mecánicas de un objeto kiragami que exhibía características de cambio de forma con la capacidad de modificar su configuración a través de un método de mecanismos de actuación.

(una) Curvatura sinclástica en la configuración cerrada. (si) Curvatura cilíndrica en la configuración abierta rec. (C) Un espécimen de receta abierto doblado en dos. [Fuente de imagen Universidad de bristol]

Las formas también se pueden construir a partir de termoplásticos o materiales compuestos termoendurecibles con sensores integrados y otros sistemas electrónicos para crear una "forma inteligente" capaz de alterar sus configuraciones electrónicamente mientras se monitorea el rendimiento del sistema. El material liviano es una lámina compacta ideal que se puede transformar rápidamente en una variedad de formas asegurando múltiples propósitos mecánicos en áreas que pueden requerir diferentes características.

Fabrizio Scarpa, profesor de materiales y estructuras inteligentes en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y ACCIS, dice

"Los metamateriales mecánicos exhiben propiedades inusuales a través de la forma y deformación de sus subunidades diseñadas. Nuestra investigación presenta una nueva investigación de la cinemática de una familia de metamateriales celulares basada en los principios de diseño de Kirigami. Esta técnica nos permite crear estructuras celulares con cortes y pliegues diseñados que producen grandes cambios de forma y volumen, y con propiedades mecánicas ajustables y extremadamente direccionales ".

"Al combinar modelos analíticos y simulaciones numéricas, hemos demostrado cómo estos metamateriales celulares Kirigami pueden cambiar sus características de deformación. También hemos demostrado el potencial de usar estas clases de metamateriales mecánicos para aplicaciones de cambio de forma como estructuras morphing".

Futuras modificaciones a la técnica podrían verla implementada en robótica, estructuras modificables para tecnologías aeroespaciales e incluso antenas para alterar las frecuencias que es capaz de recibir.

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Escrito por Maverick Baker

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