Mühendisler geometrik hüsrandan ilham alıyor | NSF
Yaylar, çekçekler ve soda çubukları ortak bir özellik ile çalışır – bir yönde sert, diğerinde esnektirler. Boyutlara göre değişen özelliklere sahip bu gibi yapılar, uzun yaydan itici rokete kadar insan teknolojisinde kritik roller oynamıştır.
Şimdi, ABD Ulusal Bilim Vakfı-desteklenen araştırmacılar, mühendislerin tekdüze bir maddenin fiziksel özelliklerini değiştirmesine olanak tanıyan programlanabilir yüzeyler oluşturmak için origami sanatından ilham aldı. “NSF’nin Mühendislik Direktörlüğü program direktörü Wendy Crone, “Doğadan ilham alan bu araştırma, ABD endüstrisindeki çeşitli uygulamalar için gerekli olan hem yapısal olarak dayanıklı hem de hafif malzemeler tasarlamayı ve geliştirmeyi mümkün kılıyor” dedi.
Dergide yayınlanan bir makalede Gelişmiş Malzemeler, araştırmacılar aynı zamanda programlanabilir yapıları tanımladılar, bu nedenle boyutlar ve karşılık gelen özellikler gerektiği gibi değişebilir. Araştırmacılar, tasarımcıların teknikleri tıbbi cihazlara, mimariye, robotik ve havacılığa uygulayabileceklerini umuyorlar.
Yapıları oluşturmak için eşkenar dörtgen olarak bilinen uçurtma şeklindeki dört figürden oluşan hücrelerle başladılar; her bir eşkenar dörtgen, her bir eşkenar dörtgen içermeyen bir kuyruk ucu ile iki kenar boyunca diğer ikisine bağlanır. Bağlantı kenarları bazı özel şekillerde menteşelenmiştir, böylece her bir hücre, geniş bir sepetten ince kıvrımlara kadar çeşitli şekillerde tıklayabilir. Araştırmacılar, geniş bir yüzey yelpazesi oluşturmak için bu hücrelerin çoğunu birleştirdi.
Mühendisler hücreleri ayarlayarak tüm yüzeyin özelliklerini değiştirebilirler. Seçenekler arasında sıkıştırılabilirlik, esneklik ve yoğunluk değişebilir. Tek tek hücreler ayarlanabilir olduğundan, araştırmacılar yüzeydeki özellikleri değiştirebilir ve özellikleri kolayca değiştirebilir ve ayarlayabilir.
Teknik, fizikçilerin hüsran olarak adlandırdığı bir fenomenden yararlanıyor. Geometride hayal kırıklığı, bir modelin geniş bir alana yayılmasını engelleyen bir özelliktir – kar alanındaki pürüzlü bir kaya gibi. Ayarlanabilir hücrelerle, mühendisler yapılara hayal kırıklığı getirebilir. Geniş alanlar ve küçük noktalar üzerinde yüzeyin özelliklerini değiştirmek için bunu kullanırlar.
Araştırmacılar, yüzeyin desenlerini tam olarak değiştirmek için bu tasarlanmış hayal kırıklıklarını kullanabilirler. Desenleri değiştirerek yüzeyin özelliklerini ayarlayabilirler.
Glaucio Paulino, “Zengin bir tasarım alanı sağlayan neredeyse sonsuz sayıda ayarımız var” dedi. Princeton Üniversitesi, baş araştırmacılardan biri. Paulino, projede Hindistan Teknoloji Enstitüsü Madras, Pekin Üniversitesi, Tokyo Üniversitesi ve Trento Üniversitesi’nden meslektaşları ile birlikte çalıştı.