هنرهای باستانی اوریگامی و کریگامی الهام‌بخش فرامواد مکانیکی

هنر اوریگامی (هنر تا کردن کاغذ) و هنر کریگامی (هنر برش زدن کاغذ) به تازگی در بین محققانی که مشغول ساخت فرامواد مکانیکی هستند، محبوبیت زیادی پیدا کرده است. تا کردن و بریدن لایه‌های نازک دو بعدی، آن‌ها را به ساختارهای پیچیده سه بعدی با خواص مکانیکی منحصربه‌فرد تبدیل می‌کند.

در نشریه Applied Physics Reviews محققان آمریکایی و چینی، مواد مبتنی بر اوریگامی و کریگامی، یعنی مواد مهندسی‌شده مصنوعی با خواص مکانیکی غیرعادی را بر اساس دو معیار مختلف به شش گروه دسته‌بندی می‌کنند.

هانکینگ جیانگ، یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید:

“اوریگامی و کریگامی ذاتاً فرامواد مکانیکی هستند، زیرا ویژگی‌های آنها عمدتاً بر اساس نحوه ایجاد تاها و برش‌ها تعیین می‌شود و کمتر به موادی که در اوریگامی و کریگامی به کار می‌روند، بستگی دارد.”

محققان فرامواد مکانیکی را به سه دسته تقسیم کردند. این سه دسته شامل فراموادهای مبتنی بر اوریگامی (در ساخت‌شان تنها از تا زدن استفاده شده)، فرامواد مبتنی بر کریگامی (در ساخت‌شان تنها از برش زدن استفاده شده) و فرامواد هیبریدی اوریگامی-کریگامی (در ساخت‌شان هم از تا زدن و هم از برش زدن استفاده شده) می‌شود و به‌ویژه فرامواد مکانیکی هیبریدی شکل‌پذیری بسیار بالایی نسبت به دو گروه دیگر دارند.

هر گروه بر اساس میزان ارتجاعی بودنش به دو دسته صلب و تغییرشکل‌پذیر تقسیم می‌شود اگر انرژی در فراموادها فقط در محل‌های تا خوردگی یا اتصال‌ها ذخیره شده باشد، در دسته صلب و اگر انرژی هم در محل‌های تا‌خوردگی و هم محل‌های اتصال ذخیره شده باشد، در دسته تغییرشکل‌پذیر قرار می‌گیرد.

محققان به دنبال کشف طرح‌های جدید اوریگامی و کریگامی، به ویژه طرح‌های اوریگامی منحنی، طرح‌های ترکیبی اوریگامی–کریگامی و طرح‌های ماژولار و طرح‌های سلسله مراتبی هستند.

آنها می‌خواهند مواد جدیدی را برای ساخت فرامواد مکانیکی مبتنی بر اوریگامی و کریگامی انتخاب کنند. معمولاً برای ساخت نسخه اولیه فرامواد از کاغذ استفاده می‌شود اما با توجه به ضعیف بودن و انعطاف‌پذیری کاغذ محدودیت‌هایی برای این کار وجود دارد. انتخاب موادی با خواص مختلف مثل نازک یا ضخیم بودن، نرم یا سخت بودن، منعطف یا تغییرناپذیر بودن، تاثیر زیادی در کاربردهای واقعی آنها دارد.

محققان می‌خواهند از توزیع انرژی برای تجزیه‌ و تحلیل عملکرد مکانیکی اوریگامی و کریگامی استفاده کنند و به دنبال روش دقیق بکارگیری این دو هنر خواهند بود.

جیانگ می‌گوید: “متامواد مکانیکی مبتنی بر اوریگامی و کریگامی در بسیاری از حوزه‌ها از جمله الکترونیک، دستگاه‌های پزشکی، رباتیک، مهندسی عمران و مهندسی هوافضا کاربرد دارند.”

منبع: Scitechdaily