Origami, die japanische Kunst, Papier zu dekorativen Formen und Figuren zu falten, dient seit langem als Inspiration für das Industriedesign. Das Konzept des Faltens wurde verwendet, um rekonfigurierbare Strukturen zu bauen, die ihre Funktion ändern, indem sie ihre Form ändern. Diese Strukturen sind vielversprechend für Anwendungen wie Nanoroboter für die Arzneimittelabgabe, faltbare Solarpaneele für die Luft- und Raumfahrt sowie veränderbare Verkleidungen und Beschattungen für die Architektur. Die meisten dieser Konstruktionen können jedoch keine schweren Lasten tragen. Diejenigen, die dies können, können dies nur in einer bestimmten Richtung tun und kollabieren entlang der Richtung, in die sie sich falten. Dies schränkt ihre Verwendung als Baumaterialien ein.
Eine Studie einer Gruppe von Forschern der McGill University könnte eine Lösung für diese Einschränkung bieten. Durch die Zusammenführung von Konzepten aus Origami und Kirigami, der Praxis des Faltens und Schneidens von Papier, entwickelten die Forscher eine Klasse von zellulären Metamaterialien, die sich flach zusammenfalten und in mehreren Positionen verriegeln können, die in mehrere Richtungen steif bleiben.
„Ihre Tragfähigkeit, Flachfaltbarkeit und Reprogrammierbarkeit können für einsetzbare Strukturen genutzt werden, darunter bestimmte U-Boote, rekonfigurierbare Roboter und Verpackungen mit geringem Volumen“, sagte Damiano Pasini, Professor an der Fakultät für Maschinenbau und leitender Forscher der Studie . „Unsere Metamaterialien bleiben in mehreren Richtungen steif, aber starr flach faltbare Metamaterialien, Eigenschaften, die in der aktuellen Literatur beispiellos sind.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation.
Amin Jamalimehr et al, Starr flach faltbare Klasse von verschließbaren Origami-inspirierten Metamaterialien mit topologischen steifen Zuständen, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29484-1