2020年12月23日
精心制作的纸牌，弹出的儿童的书籍和纸雪花不仅可以为其他人制作而且对其他人进行有趣。
新的研究允许每个kirigami图案弯曲成多种形状。图片来源:西北大学。
一组工程师来自西北大学通过应用折纸实践中的概念，创造了一种先进的3D打印替代方案。
“Kirigami”一词来自日语“kiru”(切)和“kami”(纸)。这是一种经典的艺术形式，纸被精确地切割并变成一个3D物体。
在材料薄膜和软件的帮助下选择精确的几何切割，工程师们现在可以从折纸实践中获得线索，生产出一系列复杂的结构。
该研究于2015年发布，在Kirigami'弹出'制造模型中展示了潜力。在这种迭代中，由切口产生的带状结构实际上是开放的形状，其潜力降低以实现闭合形状。基于相同灵感的其他研究主要表明Kirigami可以使用简单的材料（如纸）在宏观上使用。欧洲杯足球竞彩
然而，最近发表在先进的材料欧洲杯足球竞彩12月22日日记n2020年，比这一进程领先一步。
据麦考克斯工程学院的机械工程教授何时·埃斯皮诺萨·埃斯皮诺萨（Horacio Espinosa），他的团队能够在纳米结构上使用设计和Kirigami的思想。埃斯迈斯·埃斯皮奥萨（Espinosa）也是詹姆斯N.和Nancy J. Farley教授的制造业和企业家。
通过组合纳米成形，原位显微镜实验和计算建模，我们解开了Kirigami结构的丰富行为，并确定了它们在实际应用中使用的条件．
Horacio Espinosa，McCormick工程学院，西北大学工程学院
研究人员首先使用先进的半导体制造技术制造2D结构，并在超薄膜上小心翼翼地放置“kirigami切割”。超薄膜中的残余应力导致结构不稳定，随后产生明确的三维结构。
这些设计的kirigami结构可以用于多个应用，如空间光调制器，微尺度抓手(例如，细胞拾取)，以及飞机机翼的流量控制。这些能力使这种新方法在航空航天、能源收集和生物医学设备中有广阔的应用前景。
通常，单个kirigami图案可用于仅创建一定数量的形状。然而，通过使用切割的差异，研究人员有效地证明了薄膜弯曲和扭曲，从而导致更广泛的形状 - 例如非对称和对称配置。
该团队首次表明，使用仅几十纳米的薄膜宽度的微观结构可以获得唯一的3D形状并提供更广泛的功能。
例如，静电微壶倾向于快速关闭，这可以在软样品上具有侵略性。另一方面，基于Kirigami的镊子可以设计成通过调节拉伸量来精确调节抓取力。
在本申请和其他类似的应用中，设计切割位置的潜力并估计基于计算机模拟的结构行为，从而消除了过程中的试验和错误，节省时间和金钱。
Espinosa补充说，随着研究的进展，该团队计划分析kirigami设计的巨大空间，如阵列配置，以获得更多的潜在功能。
集成分布式驱动器用于kirigami的部署和控制是另一个即将进行的研究领域。通过进一步探索这种方法，研究人员相信“kirigami”在航空航天、建筑和环境工程方面有潜在的应用价值。
该研究由美国能源部资助（合同号DE-AC02-06CH11357）。来自宾夕法尼亚州国家的埃斯皮斯和大卫洛佩兹是该研究的联合第一作者。
Kirigami工程的行动
视频来源:西北大学。
期刊引用:
张，X.，等．(2020) Kirigami工程-纳米级结构显示出一系列可控配置。先进的材料欧洲杯足球竞彩．doi.org/10.1002/adma.202005275．
来源：https://www.northwestern.edu/