Bóng lập trình mở đường cho các thiết bị định hình mới

Hệ thống sử dụng các tấm kirigami mỏng với các vết cắt định hình được gắn vào một thiết bị bơm hơi. Khi bóng được bơm hơi, các vết cắt trong tấm kirigami có thể dãn nở ở những vị trí xác định theo hình dáng đã được lập trình trước đó.

Mỗi vết cắt trên tấm kirigami sẽ giúp quả bóng mở rộng hơn ra, giống như các pixel tạo thành hình ảnh 2 chiều. Bằng cách thay đổi chiều rộng, chiều cao của các pixel, có thể tạo ra nhiều hình dáng khác nhau: uốn cong, xoắn, mở rộng. Hệ thống sẽ tự động biến hình quả bóng để tạo ra hình dạng cần thiết. Đây là cách tiếp cận ngược, cho phép khai thác không chỉ về mặt động học mà còn cả tính đàn hồi của vật liệu.

Sử dụng các tham số, các nhà nghiên cứu đã phát triển một thuật toán nghịch đảo, cho phép phối trộn và khớp các pixel có chiều rộng và chiều cao khác nhau hoặc bỏ hoàn toàn một số pixel nhất định để đạt được hình dạng mong muốn. Tác động vào tham số từng pixel, các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh hình dạng của những vật thể nhỏ. Ví dụ, họ đã lập trình mô phỏng hình dạng của một quả bí, với những vết gân và đường vân đặc trưng bên hông.

Các nhà nghiên cứu cũng tạo ra được các kirigami có hình dạng của quả bầu, cái móc, bình hoa…, cho thấy rằng, phương pháp này có thể tạo ra bất kỳ một hình dạng nào. Nghiên cứu này tạo ra nền tảng cho việc thiết kế các cấu trúc ở nhiều quy mô: từ các thiết bị dùng trong phẫu thuật, cho đến các kết cấu to lớn dùng cho việc khám phá không gian.

Các nhà nghiên cứu sẽ nghiên cứu việc sử dụng những quả bóng kirigami để thay đổi hình dạng của các robot thân mềm.

Nghiên cứu được công bố trên  tạp chí Advanced Materials.

Diệu Huyền (CESTI) - Theo Techxplore.com