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Métamatériau de morphing créé à l'aide de la technique Kirigami

Métamatériau de morphing créé à l'aide de la technique Kirigami

[Source de l'image: Université de Bristol]

Un nouveau métamatériau a été créé par des ingénieurs de l'Université de Bristol en utilisant une ancienne technique japonaise connue sous le nom de Kirigami.

Kirigami, sur lequel étaient basés les métamatériaux cellulaires, est une forme d'art japonais qui consiste à couper et plier du papier pour obtenir une forme 3D. La nouvelle technique permet aux structures cellulaires d'être conçues avec des coupes précises qui créent de grandes modifications de forme et de volume, ce qui donne un matériau léger et résistant. Les formes peuvent être créées avec des pièces mobiles qui se traduisent par des propriétés mécaniques extrêmement réglables, ce qui le rend plus adroit que l'origami.

La recherche menée sur la viabilité des structures de Kiragami a été conclue dans un programme de doctorat géré par le Centre de formation doctorale EPSRC de l'Université en composites avancés pour l'innovation et la science (ACCIS CDT), et a été récemment publiée Rapports scientifiques.

L'expérience de l'étudiant au doctorat Robin Neville a examiné les propriétés mécaniques d'un objet kiragami qui présentait des caractéristiques de changement de forme avec la capacité de modifier sa configuration grâce à une méthode de mécanismes d'actionnement.

(une) Courbure synclastique en configuration fermée. (b) Courbure cylindrique en configuration open rec. (c) Un spécimen rec ouvert plié en double. [Source de l'image Université de Bristol]

Les formes peuvent également être construites à partir de thermoplastiques ou de matériaux composites thermodurcis avec détection intégrée et d'autres systèmes électroniques pour créer une «forme intelligente» capable de modifier ses configurations électroniquement tout en surveillant les performances du système. Le matériau léger est une feuille compacte idéale qui peut être rapidement transformée en une variété de formes assurant de multiples fins mécaniques dans des zones qui peuvent nécessiter des caractéristiques différentes.

Fabrizio Scarpa, professeur de matériaux et structures intelligents au Département de génie aérospatial et ACCIS, déclare

«Les métamatériaux mécaniques présentent des propriétés inhabituelles à travers la forme et la déformation de leurs sous-unités techniques. Notre recherche présente une nouvelle étude de la cinématique d'une famille de métamatériaux cellulaires basée sur les principes de conception de Kirigami. Cette technique nous permet de créer des structures cellulaires avec des coupes et des plis techniques. qui produisent de grands changements de forme et de volume, et avec des propriétés mécaniques extrêmement directionnelles et réglables. "

«En combinant des modèles analytiques et des simulations numériques, nous avons démontré comment ces métamatériaux cellulaires Kirigami peuvent changer leurs caractéristiques de déformation. Nous avons également montré le potentiel de l'utilisation de ces classes de métamatériaux mécaniques pour des applications de changement de forme comme les structures de morphing.

Des modifications futures de la technique pourraient la voir implémentée en robotique, des structures modifiables pour les technologies aérospatiales, et même des antennes pour modifier les fréquences qu'elle est capable de recevoir.

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Écrit par Maverick Baker


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