Engenheiros de Harvard Pioneiram Metamateriais Kirigami Programáveis para Robótica Macia Inteligente

Kirigami é uma arte japonesa de corte de papel, que envolve dobrar e depois cortar habilmente o papel na forma desejada. O kirigami finalizado é visto desdobrando o papel. Kirigamis simples são principalmente simétricos, como pentagramas ou flocos de neve.

Nos últimos anos, cientistas usaram esta arte para transformar quadrados em círculos, transformar formas 2D em 3D, e até desenvolver um robô inspirado em cobra. Isto é apenas o começo: esta técnica pode ter uma variedade de aplicações no futuro próximo.

Recentemente, pesquisadores da Universidade de Harvard desenvolveram uma estrutura para programar superfícies kirigami para que estas estruturas possam ser usadas para dispositivos vestíveis, eletrônicos elásticos, robôs que mudam de forma, e mais.

Aumentando Funcionalidades de Materiais Kirigami

Metamateriais kirigami podem ser facilmente cortados e transformados em configurações tridimensionais complexas ao esticar. Introduzir hierarquia em estruturas kirigami aumenta ainda mais suas funcionalidades, pois permite maior esticabilidade e maior ajustabilidade de bandgaps.

Até agora, estudos em metamateriais kirigami hierárquicos focaram em deformação no plano de folhas grossas. Neste trabalho, os pesquisadores exploraram folhas kirigami hierárquicas finas e seu comportamento de flambagem fora do plano.

Usaram corte a laser para dividir a folha em uma série de caixas em forma de quadrado. Então subdividiram estas caixas em quadrados menores usando outro nível de cortes.

Tanto o primeiro quanto o segundo nível de cortes respondem (o segundo nível adiciona conjuntos mais ricos de respostas) quando o metamaterial é esticado.

A equipe de pesquisa descobriu que é possível programar metamateriais mecânicos escolhendo cuidadosamente a espessura das folhas e a largura dos cortes em cada nível.

Para demonstrar o que alcançaram, esticaram estas folhas kirigami hierárquicas programáveis para exibir uma mensagem que diz "I Love HU", e revelar certas formas como uma árvore de Natal.

Em resumo, quando dois ou mais padrões hierárquicos são misturados para formar uma superfície heterogênea, os pesquisadores podem configurar ainda mais a resposta mecânica e criptografar dados dentro e ler através da deformação mecânica aplicada.

O Que Vem A Seguir?

A técnica desenvolvida neste estudo contribui para o campo de computações morfológicas e metamateriais programáveis. Também abre novas portas para projetar peles macias inteligentes com funcionalidades multimodais.

Com maior controle das propriedades mecânicas do material, é possível integrar superfícies kirigami hierárquicas em robótica macia para construir displays inteligentes, sensores táteis, ou peles que alteram níveis de atrito baseados no ambiente.