可編程的氣球，有望實現「瘋狂變形」

2020-07-10 科學大觀園雜誌


可編程的氣球，有望實現「瘋狂變形」

研究人員可利用可編程氣球開發新型變形裝置。

氣球塑型不再是孩子們的專屬了。《先進材料》雜誌7月6日報導，美國哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員設計了一種可控系統，能夠將氣球塑造成預設形狀。

該系統中包含周期性切割的剪紙薄片和充氣裝置。氣球膨脹時，剪紙切口引導其生長，使一些區域膨脹，另一些區域收縮。由此，研究人員就能在全局範圍內控制宏觀形狀，以及在局部範圍內構建微觀特徵。

該團隊還開發了一種反設計算法，能使剪紙充氣裝置在最佳模式下充氣模擬目標形狀。這項成果為多尺度結構的設計奠定了基礎。

論文作者、SEAS教授Katia Bertoldi說：「我們的工作為變形裝置提供了新平臺，以支持創新醫療工具、驅動器和可重構結構的設計。」

剪紙薄片上的單獨切口有助於氣球形成更大的形狀。研究人員發現，通過調整切口的幾何參數，他們能夠控制和嵌入複雜形狀。例如，研究人員用可編程氣球製作出了葫蘆、鉤子和花瓶。

論文作者、SEAS博士後研究人員Antonio Elia Forte解釋說：「只要改變兩個參數，我們就能用剪紙氣球編程出各種瘋狂的形狀。這是一種自下而上的自動設計策略，我們首次利用了材料的彈性，而不僅僅局限於運動學。」

接下來，研究人員的目標是將剪紙氣球應用於柔性機器人的變形執行器。

原創編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：Max

期刊來源：《先進材料》

期刊編號：0935-9648

原文連結：

https://techxplore.com/news/2020-07-programmable-balloons-pave-shape-morphing-devices.html

版權聲明：本文為原創編譯，中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。

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