Peneliti Harvard Membangun Metamaterial yang Dapat Diprogram Menggunakan Kirigami
- Kerangka baru dapat memprogram permukaan kirigami sehingga dapat diintegrasikan ke dalam robotika lunak.
- Teknik ini membuka pintu baru untuk merancang kulit lembut yang cerdas dengan fungsionalitas multimodal.
Kirigami adalah seni memotong kertas Jepang, yang melibatkan melipat dan kemudian dengan terampil memotong kertas menjadi bentuk yang diinginkan. Kirigami yang sudah selesai dilihat dengan membuka lipatan kertas. Kirigami sederhana kebanyakan simetris, seperti pentagram atau kepingan salju.
Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah menggunakan seni ini untuk mengubah kotak menjadi lingkaran, mengubah bentuk 2D menjadi 3D, dan bahkan mengembangkan robot yang terinspirasi ular. Ini baru permulaan:teknik ini dapat memiliki berbagai aplikasi dalam waktu dekat.
Baru-baru ini, para peneliti di Universitas Harvard mengembangkan kerangka kerja untuk memprogram permukaan kirigami sehingga struktur ini dapat digunakan untuk perangkat yang dapat dikenakan, elektronik yang dapat diregangkan, robot pengubah bentuk, dan banyak lagi.
Meningkatkan Fungsionalitas Bahan Kirigami
Metamaterial Kirigami dapat dengan mudah dipotong dan diubah menjadi konfigurasi tiga dimensi yang kompleks saat diregangkan. Memperkenalkan hierarki ke dalam struktur kirigami semakin meningkatkan fungsionalitasnya karena memungkinkan peregangan yang lebih besar dan tunabilitas celah pita yang lebih luas.
Sampai saat ini, studi tentang metamaterial kirigami hierarkis telah berfokus pada deformasi bidang lembaran tebal. Dalam karya ini, para peneliti telah menjelajahi lembaran kirigami hierarki tipis dan perilaku tekuk di luar bidangnya.
Referensi:Bahan Fungsional Tingkat Lanjut | DOI:10.1002/adfm.201906711 | Universitas Harvard
Mereka menggunakan pemotongan laser untuk membagi lembaran menjadi serangkaian kotak berbentuk persegi. Mereka kemudian membagi lagi kotak-kotak ini menjadi kotak-kotak yang lebih kecil menggunakan tingkat potongan lain.
Pemotongan tingkat pertama dan kedua merespons (pemotongan tingkat kedua menambahkan rangkaian respons yang lebih kaya) saat metamaterial diregangkan.
Tim peneliti menemukan bahwa memprogram metamaterial mekanis dengan hati-hati memilih ketebalan lembaran dan lebar potongan di setiap tingkat.
Untuk mendemonstrasikan apa yang telah mereka capai, mereka membentangkan lembaran kirigami hierarkis yang dapat diprogram ini untuk menampilkan pesan bertuliskan "I Love HU", dan mengungkapkan bentuk tertentu seperti pohon Natal.
Singkatnya, ketika dua atau lebih pola hierarkis dicampur bersama untuk membentuk satu permukaan yang heterogen, peneliti selanjutnya dapat mengonfigurasi respons mekanis dan mengenkripsi data ke dalam dan membacakan melalui deformasi mekanis yang diterapkan.
Apa Selanjutnya?
Teknik yang dikembangkan dalam penelitian ini berkontribusi pada bidang komputasi morfologi dan metamaterial yang dapat diprogram. Ini juga membuka pintu baru untuk merancang kulit lembut yang cerdas dengan fungsi multimodal.
Baca: 15 Berbagai Jenis Robot
Dengan peningkatan kontrol atas sifat mekanik material, dimungkinkan untuk mengintegrasikan permukaan kirigami hierarkis ke dalam robotika lunak untuk membuat tampilan cerdas, sensor taktil, atau kulit yang mengubah tingkat gesekan berdasarkan lingkungan.
