「剪紙」技術創造新型可變形超材料

「Kirigami」是一種古代日本的剪紙藝術，通過切割和摺疊紙來獲得三維形狀。布里斯託大學的工程師們使用這種剪紙技術開發了一種新的變形材料。

超材料是一類具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。目前超材料用來製造人工電磁、振動吸收器和高性能的感測器。

「剪紙」藝術可以用於將二維薄板材料轉化為複雜的三維幾何圖形的形狀，並具有比傳統的「摺紙」技術更廣泛的可選擇性。 該研究由大學英國工程與物理科學理事會(EPSRC)中心先進複合材料創新和科學(ACCIS CDT) 的博士訓練項目支持，成果發表在《科學報告》期刊上。

這種使用「剪紙」藝術製得的機械超材料可以無縫地改變形狀，表現出在微小几何形變條件下機械性能的大幅變化，並能通過主流驅動機制適應形狀的變化。 「剪紙」超材料可以由現成的熱塑性或熱固性複合材料製備，嵌入在不同的感測和電子系統中可以獲得全集成的智能變形結構。

ACCIS航天工程系的智能材料與結構教授法布里奇·奧斯卡帕表示，機械超材料通過其結構子單元的成型和變形表現出不同尋常的特性。這項研究提出了一種基於「剪紙」藝術設計思想的多孔超材料製備方法。這種技術允許我們通過工程切割和摺疊獲得大尺寸、大體積變形，並具有高定向、可調節機械性能的多孔超材料。

這個超材料未來可用於機器人機體、飛機和飛行器的變形結構，微波和智能天線等。（中國船舶工業綜合技術經濟研究院 志偉）

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