MIT araştırmacıları, sertlik ve esneklik gibi ayarlanabilir mekanik özelliklere sahip ultra güçlü, hafif malzemeler geliştirmek için Japon kağıt kesme ve katlama sanatı olan kirigami’yi kullandı. Bu malzemeler uçaklarda, otomobillerde veya uzay gemilerinde kullanılabilir. Katkıda bulunan: Araştırmacıların izniyle
Japon kağıt kesme tekniğinden alınan tekniklerle üretilen güçlü metal kafesler mantardan daha hafiftir ve özelleştirilebilir mekanik özelliklere sahiptir.
{6 }Hücresel katılar, bal peteği gibi birçok hücrenin bir araya gelmesinden oluşan malzemelerdir. Bu hücrelerin şekli, malzemenin sertliği veya mukavemeti de dahil olmak üzere mekanik özelliklerini büyük ölçüde belirler. Örneğin kemikler, hafif olmalarına rağmen sert ve güçlü olmalarını sağlayan doğal bir malzemeyle doldurulmuştur.
Doğada bulunan kemiklerden ve diğer hücresel katılardan ilham alan insanlar, mimari malzemeler geliştirmek için aynı konsepti kullanmıştır. . Araştırmacılar, bu malzemeleri oluşturan birim hücrelerin geometrisini değiştirerek malzemenin mekanik, termal veya akustik özelliklerini özelleştirebilirler. Şok emici ambalaj köpüğünden ısıyı düzenleyen radyatörlere kadar pek çok uygulamada mimari malzemeler kullanılıyor.
MIT araştırmacıları, Miura-ori deseni olarak bilinen yaygın bir origami kıvrım desenini değiştirdiler. böylece oluklu yapının keskin noktaları fasetlere dönüştürülür. Elmastaki gibi yüzeyler, plakaların cıvata veya perçinlerle daha kolay bağlanabileceği düz yüzeyler sağlar. Katkı Sağlayan: Araştırmacıların izniyle
MIT’nin Mimari Malzemelerde Çığır Açtığı
MIT araştırmacıları, eski Japon kağıt katlama ve kesme sanatı olan kirigami’yi kullanarak artık bir tür yüksek performanslı malzeme ürettiler Plaka kafesi olarak bilinen mimari malzeme, bilim adamlarının daha önce eklemeli imalat yoluyla elde edebildiklerinden çok daha büyük bir ölçekte. Bu teknik, bu yapıları metalden veya özel şekillere ve özel olarak uyarlanmış mekanik özelliklere sahip diğer malzemelerden oluşturmalarına olanak tanır.
“Bu malzeme çelik mantar gibidir. MIT’de Bitler ve Atomlar Merkezi’ni (CBA) yöneten ve bu yaklaşımla ilgili yeni bir makalenin kıdemli yazarı olan Profesör Neil Gershenfeld, mantardan daha hafif, ancak yüksek mukavemet ve yüksek sertlikte” diyor.
{6 }Araştırmacılar, birçok küçük bileşenin oluşturulduğu, katlandığı ve 3 boyutlu şekiller halinde bir araya getirildiği modüler bir yapı süreci geliştirdi. Bu yöntemi kullanarak, belirli bir yük altında şekil değiştirebilen ve şeklini koruyabilen ultra hafif ve ultra güçlü yapılar ve robotlar ürettiler.
Araştırmacılar, çelik telleri çapraz olarak gererek oluklu bir yapıyı harekete geçiriyor. Uyumlu yüzeyler ve daha sonra bunları bir makara ve motor sistemine bağlayarak yapının her iki yönde de bükülmesini sağlar. Katkıda bulunan: Araştırmacıların izniyle
Bu yapılar hafif olmasına rağmen güçlü, sert ve daha büyük ölçeklerde seri üretime tabi tutulmaları nispeten kolay olduğundan, özellikle mimari, uçak, otomotiv veya havacılıkta faydalı olabilirler. bileşenler.
Makalede Gershenfeld’e katılanlar, CBA’da araştırma görevlisi olan ortak yazarlar Alfonso Parra Rubio ve MIT elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimleri yüksek lisans öğrencisi Klara Mundilova; CBA’da yüksek lisans öğrencisi olan David Preiss ile birlikte; ve MIT bilgisayar bilimi profesörü Erik D. Demaine. Araştırma, ASME’nin Mühendislikte Bilgisayar ve Bilgi Konferansı’nda sunuldu.
Katlama Yoluyla İmalat
Kafesler gibi mimari malzemeler genellikle sandviç yapı olarak bilinen bir tür kompozit malzeme için çekirdek olarak kullanılır. . Sandviç bir yapı tasavvur etmek için, bir dizi kesişen çapraz kirişin, üst ve alt panel arasına sıkıştırılmış bir kafes çekirdeği oluşturduğu bir uçak kanadını düşünün. Bu kafes kafes, yüksek sertlik ve dayanıklılığa sahip olmasına rağmen çok hafiftir.
Plaka kafesleri, kirişlerden ziyade plakaların üç boyutlu kesişimlerinden yapılan hücresel yapılardır.Katkı Sağlayan: Araştırmacıların izniyle