研究人員已經(jīng)證明，受激折線啟發(fā)的技術(shù)如何使他們?cè)O(shè)計(jì)出能夠響應(yīng)環(huán)境刺激而自動(dòng)重新配置為新的二維(2D)形狀和三維(3D)結(jié)構(gòu)的材料薄片。研究人員創(chuàng)造了各種機(jī)器人設(shè)備作為該方法的概念證明。

北卡羅萊納州立大學(xué)機(jī)械與航空航天工程學(xué)助理教授杰因(Jin Yin)說(shuō)：“這是我們所知的第一種情況，其中2D折紙模式可以自動(dòng)將其自身重塑成不同的3D結(jié)構(gòu)，而無(wú)需機(jī)械輸入。”在工作上。“相反，我們以熱能的形式施加能量，材料重新排列。”

Kirigami是一種藝術(shù)形式，其中將單張紙切割并折疊以創(chuàng)建新的形狀和結(jié)構(gòu)。

新的“主動(dòng)激進(jìn)折紙”概念依賴(lài)于三層材料，該材料由兩個(gè)對(duì)熱不敏感的外層和一個(gè)在響應(yīng)熱時(shí)收縮的中間聚合物層組成。材料的形狀和結(jié)構(gòu)以?xún)煞N方式控制。貫穿所有三層的貫穿切口可控制材料的運(yùn)動(dòng)范圍。穿透外層并暴露出熱響應(yīng)性聚合物的蝕刻，控制著材料折疊的角度和方向，以及折疊的程度。當(dāng)材料折疊時(shí)，它會(huì)打開(kāi)通孔，從而將薄片的形狀轉(zhuǎn)換為2D或3D設(shè)計(jì)。

尹說(shuō)：“我們可以制作出具有相同通孔圖案的2D模板，并通過(guò)在蝕刻中進(jìn)行一些細(xì)微的更改，將其用于創(chuàng)建許多不同的3D結(jié)構(gòu)。”“這有效地使活動(dòng)的折紙可以編程。”

作為其概念驗(yàn)證的一部分，研究人員使用其折紙方法創(chuàng)建了一套熱響應(yīng)式折紙機(jī)器，其中包括簡(jiǎn)單的抓取裝置和自動(dòng)折疊盒。研究人員還創(chuàng)造了一個(gè)具有krigami身體和氣動(dòng)腿的軟機(jī)器人。通過(guò)切換身體的方向，研究人員可以快速重新調(diào)整腿的位置，從而改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。

尹說(shuō)：“我們?cè)谶@項(xiàng)工作中使用了溫度響應(yīng)性聚合物，但是沒(méi)有理由認(rèn)為其他刺激響應(yīng)性聚合物材料(例如光敏液晶)也不會(huì)起作用。”“我們很高興探索這些可編程的，活躍的折紙材料的潛在應(yīng)用范圍。”