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  • Investigadores fabrican robots a partir de materiales kirigami plegables

    Los investigadores han demostrado cómo las técnicas inspiradas en kirigami les permiten diseñar láminas delgadas de material que se reconfiguran automáticamente en nuevas formas bidimensionales (2D) y estructuras tridimensionales (3D) en respuesta a los estímulos ambientales. Como parte de su prueba de concepto, los investigadores utilizaron el enfoque kirigami para crear un conjunto de máquinas kirigami termoresponsables, incluyendo dispositivos de agarre simples y cajas auto-plegables. Crédito:Jie Yin, Universidad Estatal de Carolina del Norte

    Los investigadores han demostrado cómo las técnicas inspiradas en kirigami les permiten diseñar láminas delgadas de material que se reconfiguran automáticamente en nuevas formas bidimensionales (2-D) y estructuras tridimensionales (3-D) en respuesta a los estímulos ambientales. Los investigadores crearon una variedad de dispositivos robóticos como prueba de concepto para el enfoque.

    "Este es el primer caso que conocemos en el que los patrones de kirigami 2-D se remodelan de forma autónoma en distintas estructuras 3-D sin intervención mecánica, "dice Jie Yin, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo. "En lugar de, aplicamos energía en forma de calor, y el material se reacomoda ".

    Kirigami es una forma de arte en la que se corta y se dobla una sola hoja de papel para crear nuevas formas y estructuras.

    El nuevo concepto de "kirigami activo" se basa en un material de tres capas, que consta de dos capas exteriores que no responden al calor, y una capa de polímero en el medio que se contrae en respuesta al calor. La forma y estructura del material se controlan de dos formas. Cortes pasantes, que penetran las tres capas, controlar el rango de movimiento del material. Aguafuertes, que penetran las capas externas y exponen el polímero sensible al calor, controlar el ángulo y la dirección en la que se pliega el material, así como cuánto se pliega. A medida que el material se pliega, abre los cortes pasantes, cambiando la forma de las hojas a diseños 2-D o 3-D.

    A continuación, se puede ver un video que ilustra cómo funciona el kirigami activo:

    "Podemos hacer una plantilla 2-D con el mismo patrón de cortes pasantes y usarla para crear muchas estructuras 3D diferentes haciendo pequeños cambios en el grabado, "Yin dice." Esto efectivamente hace que las hojas de kirigami activas sean programables ".

    Como parte de su prueba de concepto, Los investigadores utilizaron su enfoque de kirigami para crear un conjunto de máquinas kirigami con respuesta térmica, incluyendo dispositivos de agarre simples y cajas auto-plegables. Los investigadores también crearon un robot blando con un cuerpo de kirigami y patas neumáticas. Al cambiar la orientación del cuerpo, los investigadores pudieron reposicionar rápidamente las piernas, cambiar la dirección de movimiento del robot. Video de las máquinas de prueba de concepto:

    "Usamos un polímero sensible a la temperatura para este trabajo, pero no hay razón para pensar que otros materiales poliméricos sensibles a los estímulos, como los cristales líquidos fotoactivos, no funcionarían tan bien. ", Dice Yin." Estamos entusiasmados de explorar la gama potencial de aplicaciones para estos programas materiales kirigami activos ".

    El papel, "Metasheets de kirigami activos programables con más libertad de actuación, "se publicará en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .


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