p Uma nova abordagem para a produção de metamateriais baseia-se em técnicas de kirigami para fazer tridimensionais, blocos de construção reconfiguráveis ​​que podem ser usados ​​para criar complexos, estruturas dinâmicas. Como a abordagem de design é modular, essas estruturas são fáceis de montar e desmontar. p "Aplicar kirigami a materiais tridimensionais oferece um novo nível de reconfigurabilidade para essas estruturas, "diz Jie Yin, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na North Carolina State University.

p Os pesquisadores estão otimistas de que esses metamateriais 3D podem ser usados ​​em aplicações como materiais de construção leves para edifícios, componentes para robótica modular e guia de ondas em metamateriais acústicos.

p Kirigami é uma variação do origami que envolve o corte de papel, além de dobrá-lo. Enquanto o kirigami é feito usando materiais bidimensionais, como papel, Yin e seus colaboradores aplicaram os princípios do kirigami a materiais tridimensionais que são cortados em cubos conectados.

p Especificamente, os pesquisadores modelaram sua nova abordagem usando uma série de oito cubos de papelão conectados que são abertos nos dois lados. Pense em cada unidade de oito cubos conectados como um bloco de construção. Dependendo de como os cubos estão conectados uns aos outros, esses blocos de construção podem ser dobrados em mais de 300, 000 designs diferentes.

p "Pense nessas unidades de kirigami como blocos de construção versáteis que podem ser montados para criar estruturas maiores com diferentes propriedades mecânicas, "Yin diz." Além do mais, as estruturas maiores também podem ser desmontadas, permitindo aos usuários remontar as unidades de kirigami em novas estruturas. "

p Para demonstrar a utilidade do conceito, os pesquisadores criaram mais de uma dúzia de blocos de construção reconfiguráveis. Cada bloco consistia em oito cubos de papel conectados e podia ser reconfigurado em oito formas diferentes. O vídeo destaca as maneiras como cada unidade pode ser reconfigurada em estruturas diferentes, como essas estruturas podem ser montadas em estruturas maiores, e como as grandes estruturas montadas poderiam ser desmontadas de volta nos blocos reconfiguráveis. (O vídeo pode ser visto no topo da página.)

p Dependendo da orientação das paredes do cubo sólido e lados abertos em cada bloco, e a colocação de cada bloco na estrutura maior, a estrutura se comportará de maneira diferente. Isso permite que os usuários ajustem as propriedades mecânicas de cada bloco de construção. Por exemplo, um único bloco de construção pode ser dobrado em uma estrutura que pode ser facilmente comprimida, ou redobrado em uma forma diferente que seja capaz de suportar uma carga significativa.

p "O fato de você poder desmontar e reconfigurar esses metamateriais 3D permite que os usuários alterem as propriedades mecânicas de uma estrutura conforme necessário para realizar diferentes tarefas, "Yin diz." Dobre-o para facilitar a compressão, dobre-o de outra forma para permitir o movimento lateral, dobre-o uma terceira forma para torná-lo rígido ou aumentar sua força física - e assim por diante.

p “Este trabalho teve como objetivo demonstrar o conceito fundamental, "Yin diz." Nosso próximo passo é demonstrar as aplicações para o conceito. "

p O papel, "3D Transformable Modular Kirigami-Based Programmable Metamaterials, "é publicado na revista Materiais Funcionais Avançados .