Zvětšit obrázek

Program reguluje elektrický proud v jednotlivých obvodech trojúhelníkových segmentů tak, aby folii poskládal do tvaru lodičky. Kredit: Hawke et al./PNAS

V časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences představuje osmičlenný tým vědců ze dvou proslulých vysokých škol v americké Cambridge – z Harvardovy university a Massachusettského technického institutu (MIT) tvarově programovatelný materiál.

Jde o půl milimetru tenkou čtvercovou folii o straně 4 centimetry ze sklolaminátu a polymeru na bázi pryskyřice (epoxidu). Ve folii jsou zalité elektronické obvody a celý čtverec se člení na 32 trojúhelníkových segmentů. Klíčovým prvkem jsou jejich ohebné spoje ze silikonu. Některé z nich, v prezentovaném prototypu je jich 25, jsou ovladatelné díky speciální slitině niklu a titanu – nitinolu. Tento zvláštní materiál má tvarovou paměť – při pokojové teplotě je ho možné lehce ohýbat, ale když se pak nahřeje nad kritickou hodnotu, získá svůj původní, za horka předvolený tvar.

Program řídí aktivaci elektronických obvodů v jednotlivých segmentech tak, aby elektrický proud zvýšil teplotu konkrétních spojů. Ty pak tvarová paměť nitinolu složí a výsledný tvar zajistí magnety na plochách trojúhelníků.

Prototyp, který by zatím nevyvolal dlouhodobé nadšení ani jako hračka pro dítě, se podle řídícího programu asi v průběhu 15 sekund složí buď do tvaru jednoduchého letadélka, nebo lodičky. Zatím je to jednosměrný proces a folie se nedokáže sama opět vyrovnat. Když ji ale v tom pomůžme oddělením magnetů a opětovným mechanickým vyrovnáním nitinolových spojů, znovu se dá použít na předvedení svých „samoskládacích“ schopností.

I když jde o velmi jednoduchou verzi elektronicky ovládatelného origami, v představách autorů je to vykročení na cestu vývoje, jež povede dál k omnoho sofistikovanějším materiálům, které podle programu do třídimenzionálního modelu převedou například topografii zobrazovaného terénu, nebo vytvoří tvarovou maketu projektovaného objektu, jenž se má vyrobit. Případně bude tvořit základní nosný materiál pro tvarově ovladatelné plochy se solárními články na palubách vesmírných sond.

Nitinol – slitina niklu a titanu s tvarovou pamětí, která se aktivuje nahřáním například v horké vodě:

Zdroje: PNAS, Nature News