Painéis finos com células pneumáticas infláveis ​​permitem dobrar estruturas planas da maneira desejada

Relatório de 28 de agosto de 2023

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por Bob Yirka, Tech Xplore

Um trio de cientistas de materiais da Sorbonne Université desenvolveu uma nova abordagem para a criação de tipos de painéis finos que podem ser transformados em objetos 3D curvos sem recorrer a enrugamento ou corte. Em seu estudo, relatado na revista Science, Tian Gao, José Bico e Benoît Roman se inspiraram na transformação de folhas e pétalas de plantas para criar um material semelhante para uso em novas aplicações.

Esforços anteriores de engenharia mostraram que é possível produzir produtos tridimensionais começando primeiro com uma peça plana de material. A razão para fazer isso é geralmente permitir um transporte mais fácil. As caixas de papelão ocupam muito menos espaço quando achatadas, por exemplo. Os engenheiros robóticos descobriram a utilidade de tais materiais, assim como os cientistas que pretendem enviar sondas ao espaço. No entanto, a criação de tais materiais envolve a superação de um grande obstáculo.

Se olharmos para um mapa plano da Terra, por exemplo, os continentes parecem distorcidos – isto porque foram achatados a partir de uma esfera. Como observam os pesquisadores, as tentativas de forjar produtos tridimensionais a partir de um objeto plano normalmente requerem enrugamento ou corte. Eles procuraram superar esse problema com uma nova abordagem que partiu de suas observações de como as células buliformes funcionam nas plantas.

Por exemplo, as folhas das plantas de milho podem abrir e fechar dependendo das condições climáticas – elas fazem isso inflando células bulliformes usando pressão de líquido. Para recriar essa capacidade em um material fabricado, a equipe criou o que descreve como uma estrutura que muda de forma baseada em células gaussianas.

Para criar seu modelo, a equipe imprimiu canais trapezoidais infláveis ​​em 3D dentro de uma tela plana. Foi então imprensado entre duas camadas de material hermético. À medida que o ar era bombeado para a parte central do sanduíche, as superfícies planas acima e abaixo eram empurradas e esticadas em novas formas com curvaturas gaussianas únicas. Ao alterar o tamanho e a forma dos trapézios, os pesquisadores conseguiram alterar as formas 3D que eles poderiam formar.

Mais Informações: Tian Gao et al, Células pneumáticas em direção à metamorfose gaussiana absoluta, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi2997

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