Искусство оригами: новый шаг в материаловедении 🚀

Оригами — это не просто искусство складывания бумаги, это настоящая магия, которую теперь будут использовать для создания нового класса материалов! 🎉 С давних времен, начиная с 1600-х годов, японцы развивают это умение, превращая простую бумагу в сложные конструкции. Теперь же команда исследователей из Georgia Tech решила взять традиционное искусство и применить его к современным научным задачам, создавая материалы, которые могут как твердо стоять на месте, так и гибко реагировать на внешние воздействия. 💡

В своем исследовании, проведенном под руководством Джеймса МакИнерни из исследовательской лаборатории ВВС, ученые усовершенствовали технику оригами и применили ее к различных областям, включая создание сердечных стентов, крыльев воздушных судов и даже спортивной обуви. Их научные достижения были опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Что стоит за этой идеей? 🤔

Как отмечает МакИнерни, в последние десять лет оригами привлекло внимание ученых благодаря своей способности трансформировать структуры. «Мы задумались, как можно использовать различные типы складок для управления деформацией материала при воздействии разных сил», — рассказывает он. Например, смятый кусок картона ведет себя предсказуемо, чего нельзя сказать о других формах.

Перспективы применения 🏗️

Потенциальные применения таких инновационных материалов практически безграничны. 😊

• Проектирование зданий
• Создание аэрокосмических аппаратов
• Военные технологии
• Упаковка и доставка товаров

МакИнерни подчеркивает, что их конечная цель заключается в повышении прочности конструкций при добавлении свойств, вдохновленных оригами, без увеличения веса.

Сложности в исследовании 🎓

Соавтор исследования, Зеб Роклин, также отмечает, что предсказать поведение этих новых материалов — довольно сложно. «Когда я потяну за концами листа бумаги, он будет казаться твердым, но в то же время — гибким», — поясняет он. Это такое поведение, которое трудно охарактеризовать в контексте традиционной физики.

Исследователи начали с плоского листа и стали экспериментировать со сгибами, чтобы создать нужные трехмерные формы. Но вот в чем загвоздка — ранее они работали только с параллелограммами, которые имеют два набора параллельных сторон, что ограничивало возможности деформации.

Введение новых форм 📐

«Мы решили расширить это исследование, добавив трапециевидные грани. Такие формы имеют лишь один набор параллельных сторон, делая сгибание более сложным, но и более универсальным», — добавляет МакИнерни.

Исследования показали, что такие формы могут реагировать совершенно иначе, изменяя свою форму двумя способами: «дыша» и «сдвигая». Это открытие может привести к улучшенной функциональности конструкций и новому пониманию того, как использовать оригами для создания материалов.

Будущее за оригами? 🌟

Хотя в данный момент ученые работают только с теорией, их идеи открывают новые горизонты в сфере применения оригами в материальной науке. «Мы все еще находимся в начале пути и нам предстоит много работы», — подчеркивает МакИнерни.

Так, первое направление исследований связано с переходом от трапеции к более общим четырехугольным формам, чтобы создать эффективную модель поведения материала, аналогично тому, как это было с параллелограммами.

Второе направление — серьезно изучить способы интеграции разработанных моделей в реальные системы, понимая, где могут возникнуть сбои при нагрузках и оптимизируя производственные протоколы.

Роклин завершает, говоря о сложности задачи: «Биология и природа уже создали множество умных твердых тел. И наша цель — воспроизвести их поведение, используя принципы оригами!» 🌿

Это знаковое исследование открывает новые границы для будущего. И кто знает, как далеко за пределами привычного оригами могли бы зайти эти ученые?

Совсем скоро мы сможем увидеть, как эти инновации изменят наше восприятие не только существующих, но и перспективных материалов и технологий! 🌍✨