Тонкие панели с надувными пневмоячейками позволяют сгибать плоские конструкции нужным образом.

Методика изготовления пневматических гауссовских ячеек.(A) Сеть ячеек из термопластичного полиуретана (ТПУ) с наклонными стенками напечатана на 3D-принтере на слое ткани с покрытием из ТПУ.Во время процесса печати ткань удерживается на месте за счет всасывания.Небольшие отверстия в стенах соединяют разные камеры.(Б) Второй слой ткани приклеивается к верхней части конструкции с помощью термопресса.Фото: Science (2023).DOI: 10.1126/science.adi2997.

Предыдущие инженерные усилия показали, что можно производить трехмерные изделия, начав с плоского куска материала.Причиной этого обычно является облегчение транспортировки.Например, картонные коробки в сложенном виде занимают гораздо меньше места. Инженеры-робототехники обнаружили полезность таких материалов, в частности для космических зондов.Однако создание таких материалов сопряжено с преодолением серьезного препятствия.

Например, если вы посмотрите на карту Земли, континенты кажутся искаженными — это потому, что они были сплющены из сферы. Как отмечают исследователи, попытки выковать трехмерные изделия из плоского объекта обычно требуют сморщивания или резки.Они стремились решить эту проблему с помощью нового подхода, основанного на наблюдениях за тем, как работают бычьи клетки в растениях.

Например, листья растений кукурузы могут открываться и закрываться в зависимости от погодных условий — они делают это за счет надувания яйцевидных клеток под давлением жидкости.Чтобы воссоздать эту способность в искусственном материале, команда создала то, что они называют структурой, изменяющей форму, на основе ячеек Гаусса.

Чтобы создать свою модель, команда напечатала на 3D-принтере надувные трапециевидные каналы внутри плоской панели.Затем его зажали между двумя слоями воздухонепроницаемого материала.Когда воздух накачался в центральную часть сэндвича, плоские поверхности сверху и снизу сдвинулись и растянулись, приняв новые формы с уникальной гауссовой кривизной.Изменяя размер и форму трапеций, исследователи смогли изменить трехмерные формы, которые они могли формировать.

Больше информации: Тянь Гао и др., Пневматические клетки на пути к абсолютному гауссовскому морфированию, Science (2023).DOI: 10.1126/science.adi2997.

© 2023 Сеть КиберКоала