Aunque quizás no sea tan icónico como la grulla de papel, el origami hypar con sus amplios arcos opuestos y su forma de silla de montar ha sido durante mucho tiempo popular entre los artistas que trabajan en la tradición del plegado de papel.

Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Tokio están observando la forma con miras a aprovechar sus propiedades estructurales. con la esperanza de encontrar formas de aprovechar su biestabilidad para construir dispositivos multifuncionales o metamateriales.

Para un estudio publicado el 17 de septiembre en la revista Comunicaciones de la naturaleza y con el apoyo de la National Science Foundation, Los investigadores examinaron primero si el patrón de origami popular que se asemeja al paraboloide hiperbólico geométrico (o hypar) tenía las mismas características físicas que su contraparte geométrica y trataron de comprender cómo sus pliegues contribuyen a la formación del patrón.

"El paraboloide hiperbólico es un patrón sorprendente que se ha utilizado en diseños arquitectónicos en todo el mundo, "dijo Glaucio Paulino, profesor de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental de Georgia Tech. "Como patrón de origami, tiene biestabilidad estructural que podría aprovecharse para metamateriales utilizados en la captura de energía u otros dispositivos microelectrónicos ".

La biestabilidad estructural se refiere a la capacidad del patrón de origami para encontrar un equilibrio de reposo en dos estados diferentes, cuando la forma del sillín se invierte sobre sí misma. Esa capacidad podría permitir que los dispositivos basados ​​en la estructura del origami se reconfiguren para apuntar los arcos en direcciones opuestas sobre la marcha.

Como cualquier otro origami, el patrón comienza con una hoja de papel plana, que luego se pliega a lo largo de cuadrados concéntricos. Esos pliegues se combinan para tirar de las puntas del papel en direcciones opuestas, formando los arcos opuestos de un paraboloide hiperbólico.

Para comprender más sobre los mecanismos que crean las formas del sillín, los investigadores crearon un modelo teórico que podría servir para predecir el comportamiento del origami, y su análisis reforzó la idea de que la estructura exhibía las mismas características de su contraparte geométrica.

"Una de las cosas realmente interesantes que encontramos fue que los pliegues de los cuadrados concéntricos no tenían que ser uniformes en sus desplazamientos para formar el origami hypar, "dijo Ke Liu, un ex estudiante de posgrado en Georgia Tech y ahora un becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California. "Por lo tanto, algunos cuadrados podrían estar bastante juntos y otros más separados y aún así la forma general sería un paraboloide hiperbólico".

Sin embargo, los investigadores notaron que la falta de uniformidad en los pliegues alteraría otros aspectos de la estructura, como cuánta energía se necesitaría para empujarlo a su forma hypar.

"Teóricamente, podría ajustar cada estructura de origami hypar individual cambiando la escala de estos pliegues, y cambiaría la forma en que esa estructura responde a las presiones que la presionan, "Dijo Liu." Los diseños futuros de robótica u otros dispositivos electrónicos podrían utilizar este tipo de comportamiento de rotura ".

Los investigadores también doblaron el origami en una serie de cuadrados para que se formaran cuatro patrones de origami hypar en la misma hoja de materia. Un modelo físico mostró que la estructura tiene hasta 32 configuraciones estables diferentes.

"La teselación hypar con múltiples estados estables tiene aplicaciones prometedoras como metasuperficies sensibles a estímulos e interruptores, "dijo Tomohiro Tachi, quien es profesor asociado en la Universidad de Tokio, Japón.

"Este tipo de configuraciones podrían sentar las bases para futuras metasuperficies con propiedades reconfigurables y un alto nivel de sintonía, "dijo Paulino, quien también es la Cátedra Raymond Allen Jones de Ingeniería en la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental.