El trabajo se basa en el arte del kirigami, que consiste en cortar y plegar hojas de material bidimensionales (2D) para formar formas tridimensionales (3D).

Específicamente, los investigadores han desarrollado una nueva técnica que implica el uso de kirigami para convertir láminas 2D en estructuras 3D curvas mediante cortes paralelos en gran parte del material.

La forma final de la estructura 3D está determinada en gran parte por el límite exterior del material.

Por ejemplo, un material 2D que tiene un límite circular formaría una forma 3D esférica.

“Hemos definido y demostrado un modelo que permite a los usuarios trabajar hacia atrás”, dice Yaoye Hong, primer autor de un artículo sobre el trabajo y Ph.D. estudiante en NC State.

“Si los usuarios saben qué tipo de estructura 3D curva necesitan, pueden usar nuestro enfoque para determinar la forma del límite y el patrón de las rendijas que necesitan usar en el material 2D.

Y el control adicional de la estructura final es posible al controlar la dirección en la que se empuja o tira del material”.

“Nuestra técnica es bastante más simple que las técnicas anteriores para convertir materiales 2D en estructuras 3D curvas, y permite a los diseñadores crear una amplia variedad de estructuras personalizadas a partir de materiales 2D“, dice Jie Yin, autor correspondiente del artículo y profesor asociado. de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State.

Los investigadores demostraron la utilidad de su técnica mediante la creación de pinzas capaces de agarrar y levantar objetos que van desde yemas de huevo hasta un cabello humano.

“Hemos demostrado que nuestra técnica se puede utilizar para crear herramientas capaces de agarrar y mover incluso objetos extremadamente frágiles”, dice Yin.

“Las pinzas convencionales agarran un objeto con firmeza, agarran las cosas ejerciendo presión sobre ellas”, dice Yin.

“Eso puede plantear problemas al intentar agarrar objetos frágiles, como las yemas de huevo.

Pero nuestras pinzas esencialmente rodean un objeto y luego lo levantan, de manera similar a la forma en que ahuecamos las manos alrededor de un objeto.

Esto nos permite ‘agarrar’ y mover incluso objetos delicados, sin sacrificar la precisión”.

Sin embargo, los investigadores señalan que hay una serie de otras aplicaciones potenciales, como el uso de la técnica para diseñar tecnologías biomédicas que se ajusten a la forma de una articulación, como la rodilla humana.

“Piense en vendajes inteligentes o dispositivos de monitoreo capaces de doblarse y moverse con la rodilla o el codo”, dice Yin.

“Este es un trabajo de prueba de concepto que muestra que nuestra técnica funciona”, dice Yin.

“Ahora estamos en el proceso de integrar esta técnica en tecnologías de robótica blanda para abordar los desafíos industriales.

También estamos explorando cómo podría usarse esta técnica para crear dispositivos que podrían usarse para aplicar calor a la rodilla humana, lo que tendría aplicaciones terapéuticas.

“Estamos abiertos a trabajar con socios de la industria para explorar aplicaciones adicionales y encontrar formas de llevar este enfoque del laboratorio al uso práctico”.

Fuente: Nature

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