Un equipo de investigación de varias universidades dirigido por la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrollará métodos para crear materiales bidimensionales (2-D) capaces de plegarse en objetos tridimensionales (3-D) cuando se exponen a la luz. El esfuerzo, que está financiado por una subvención de la National Science Foundation (NSF), está inspirado en el origami y tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales.

"Estamos reuniendo un equipo diverso de diseñadores, ingenieros y matemáticos para avanzar en nuestra comprensión de cómo manipular materiales fotosensibles, "dice el Dr. Jan Genzer, Profesor Celanese de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State e investigador principal bajo la subvención NSF. "Por último, Esperamos desarrollar nuevas técnicas que tengan aplicaciones que van desde la electrónica hasta la fabricación de gran volumen y la entrega de ayuda humanitaria ". La subvención de la NSF es de aproximadamente $ 1,76 millones durante cuatro años.

Específicamente, los investigadores planean utilizar experimentos y modelos computacionales para evaluar el proceso de plegado con el fin de desarrollar nuevas estructuras tridimensionales multifuncionales que puedan formarse rápidamente manteniendo un control preciso sobre su forma. Debido a que los patrones estarán en materiales 2-D, el proceso debe ser compatible con técnicas de creación de patrones de alto rendimiento, como el patrón de rollo a rollo utilizado en la fabricación de productos electrónicos.

Las aplicaciones potenciales incluyen el desarrollo de láminas de aire desplegables que podrían usarse para lanzar desde el aire suministros humanitarios con mayor precisión; montaje de dispositivos electrónicos con manos libres en un entorno "limpio"; o varios procesos de envasado y fabricación.

El equipo de investigación incluye a Genzer; Dr. Michael Dickey, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State; Dr. Yong Zhu, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State; Susan Brandeis, Profesor distinguido de arte y diseño en NC State; Dr. Alan Russell, de la Universidad de Elon, que ha estudiado origami durante más de 30 años; Emily Beck, de Meredith College; y el Dr. Rich Vaia, del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. La subvención también apoyará de cuatro a cinco estudiantes graduados y asociados de investigación postdoctorales.

El esfuerzo de investigación se basa en investigaciones anteriores de NC State, que detallaba una forma sencilla de convertir patrones 2-D en objetos 3-D usando solo luz. En ese trabajo, el investigador pasó láminas de plástico pretensadas a través de una impresora de inyección de tinta convencional para imprimir líneas negras en negrita en el material. Luego, el material se cortó en un patrón deseado y se colocó bajo una luz infrarroja, como una lámpara de calor. Debido a que las líneas negras en negrita absorbieron más energía que el resto del material, el plástico se contrajo, creando una bisagra que doblaba las hojas en formas tridimensionales.

La subvención está siendo financiada a través de la Oficina de Fronteras Emergentes en Investigación e Innovación de NSF, y es apoyado en parte por fondos de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.