西北大学 新的研究允许每一个基里加米图案弯曲成多种形状
学分:西北大学 纸雪花、弹出式儿童书籍和精美的纸卡不仅仅是手工艺者感兴趣的
西北大学的一个工程师团队正在利用从纸张折叠实践中获得的想法，创造一种复杂的三维打印替代方案
Kirigami来自日语单词“kiru”(切)和“kami”(纸)，是一种传统的艺术形式，其中纸被精确地切割并转换成三维物体
通过使用薄膜材料和软件来选择精确的几何切割，工程师们可以从实践中获得灵感，创造出各种复杂的结构
发表于2015年的研究显示，kirigami的“弹出式”制造模型很有希望
在这个迭代中，由切口产生的带状结构是开放的形状，实现封闭形状的能力有限
基于相同灵感的其他研究主要表明，kirigami可以用简单的材料(如纸张)进行大规模应用
但是今天(12月16日)发表的新研究
22)在《高级材料》杂志上，这一过程又向前推进了一步
麦考密克工程学院的机械工程教授奥拉西奥·埃斯皮诺萨说，他的团队能够将设计和基里加米的概念应用于纳米结构
埃斯皮诺萨领导了这项研究，他是詹姆斯·N
南希·J
制造和企业家精神法利教授
埃斯皮诺萨说:“通过结合纳米制造、原位显微实验和计算建模，我们揭示了基里加米结构的丰富特性，并确定了它们在实际应用中的条件。”
研究人员首先在半导体制造中使用最先进的方法创建二维结构，并在超薄薄膜上小心地放置“基里加米切口”
由薄膜中的残余应力引起的结构不稳定性产生了清晰的三维结构
工程化的kirigami结构可用于从微型夹具(例如
g
细胞采集)到空间光调制器以控制飞机机翼中的气流
这些能力使该技术在生物医学设备、能量收集和航空航天方面具有潜在的应用价值
一般来说，一个基里加米图案的造型数量是有限的
但是，通过使用不同的切割方式，研究小组能够展示薄膜的弯曲和扭曲，从而产生更多样的形状——包括对称和不对称的配置
研究人员首次证明，使用几十纳米的薄膜厚度，微尺度的结构可以实现不同寻常的三维形状，并呈现更广泛的功能
例如，静电微量滴灌机会突然关闭，这可能会对软样品造成损害
相比之下，基于kirigami的镊子可以通过调整拉伸量来精确控制抓取力
在这一应用和其他应用中，基于计算机模拟设计切割位置和预测结构行为的能力需要反复试验，从而节省了资金和时间
随着研究的进展，埃斯皮诺萨说，他的团队计划探索kirigami设计的大空间，包括阵列配置，以实现更多可能的功能
未来研究的另一个领域是为kirigami部署和控制嵌入分布式执行器
通过对这项技术的进一步研究，该团队相信kirigami可以在建筑、航空航天和环境工程方面产生影响
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