Como um único padrão de vinco de origami pode ser dobrado em duas formas de destino definidas com precisão? Pesquisadores da AMOLF e da Universidade de Leiden criaram um "alfabeto" de 140 "peças de quebra-cabeça" de origami que lhes permite fazer exatamente isso, como descrito hoje em Física da Natureza . Essa descoberta pode ajudar na construção de robôs de origami e no design de materiais programáveis ​​inteligentes.

A física não é apenas mecânica quântica e buracos negros. Até mesmo a dobra de papel, por exemplo., origami, apresenta muitos enigmas relacionados à física, e com esta pesquisa, um deles foi resolvido.

Peter Dieleman, Nick Vasmel, Scott Waitukaitis e Martin van Hecke da Universidade de Leiden, Departamento de Física, e o instituto de pesquisa AMOLF descobriu um método para projetar origami rígido dobrável. Útil em muitas aplicações tecnológicas, origami rígido lida com superfícies planas divididas em painéis rígidos que se dobram ao longo de vincos retos. "É muito difícil projetar um padrão rígido que se dobrará, "diz Martin van Hecke." A maioria dos padrões são excessivamente restritos e devem permanecer planos. "

Até agora, apenas alguns padrões de origami rígidos dobráveis ​​selecionados eram conhecidos, incluindo Miura-ori, um padrão de espinha de peixe da tradição artística japonesa. Procurando por mais padrões, os pesquisadores se concentraram naqueles onde quatro dobras se encontram em cada interseção em um chamado vértice.

Começando com um pequeno subconjunto de quatro vértices, os pesquisadores descobriram uma maneira de combiná-los em blocos com um vértice em cada canto. Verificar sistematicamente todas as combinações, eles encontraram 140 blocos básicos que certamente dobrarão. Estas são as letras do alfabeto de origami.

Para fazer padrões dobráveis ​​maiores, a equipe de pesquisa só precisava encontrar ladrilhos que se encaixassem; isso transforma o design rígido do origami em um quebra-cabeça. A matemática complexa do origami subjacente é engenhosamente codificada na forma e na cor das peças. Enquanto brincam com as peças do quebra-cabeça, os pesquisadores redescobriram rapidamente os padrões clássicos de vincos, como o Miura-ori. Mais importante, eles também encontraram uma grande variedade de padrões de vinco nunca antes descobertos.

Padrões de vinco programáveis

Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que todos esses padrões de vinco podem ser dobrados de pelo menos duas maneiras. Além disso, as formas de destino podem ser programadas com exatidão, escolhendo os ladrilhos nas combinações certas. Para demonstrar isso, os pesquisadores criaram um padrão de vinco único que pode se dobrar em duas formas de alvo:os símbolos gregos alfa e ômega. Usando um cortador a laser, eles gravaram seu padrão em uma folha de Mylar, que, depois de dobrar, coincidiu exatamente com suas previsões.

De acordo com van Hecke, esses padrões de dobra programáveis ​​podem ser usados ​​em futuros robôs baseados em origami, como painéis solares dobráveis ​​para satélites, ou em materiais inteligentes com propriedades programáveis. Os princípios subjacentes também podem fornecer uma visão sobre os sistemas de dobramento que ocorrem naturalmente, como membranas e proteínas.