По словам Сантанджело, этот прогресс должен помочь материаловедам и инженерам, которые хотят проектировать конструкции, которые могут быстро менять форму и свойства. Он и его коллеги, в том числе ученый-полимер Райан Хейворд, отмечают, что до сих пор не существовало общего геометрического правила проектирования для создания привязки между стабильными состояниями произвольно изогнутых поверхностей.«Многие растения и животные используют эластичность для быстрого передвижения, но мы не знаем, как использовать это в искусственных устройствах», — говорит Сантанджело. «Это дает нам возможность использовать геометрию для разработки сверхбыстрых механических переключателей, которые можно использовать, например, в роботах».
Подробности новой геометрии появляются в одном из первых выпусков журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.Авторы отмечают: «В то время как хорошо известные правила и механизмы складывания плоской поверхности использовались для создания развертываемых структур и форм трансформируемых материалов, складывание изогнутых оболочек до сих пор фундаментально не изучено». Хотя одновременное сочетание изгиба и растяжения, которое деформирует оболочку, естественным образом придает изделиям «большую стабильность для инженерных приложений», добавляют они, это делает складывание изогнутой поверхности нетривиальной задачей.
В статье Сантанджело и его коллег описывается геометрия складывания морщинистой оболочки и показаны условия, при которых она может складываться плавно. Они говорят, что новый метод «найдет применение при проектировании структур с широким диапазоном масштабов длины, включая самосгибающиеся материалы, настраиваемую оптику и переключаемые фрикционные поверхности для микрофлюидики», например, которые используются в головках струйных принтеров и лабораториях. -чиповая технология.Авторы объясняют: «Структуры с программируемой формой недавно использовали оригами для изменения конфигурации с помощью плавного складывания, но им мешают низкие скорости и сложная сборка материала».
Они говорят, что разработанное ими быстрое движение срабатывания «представляет собой важный шаг в создании программируемых материалов с возможностью быстрого срабатывания».Их работа по геометрическому дизайну «закладывает основу для разработки неевклидова оригами, в котором несколько складок и вершин объединяются для создания новых структур», — пишут Сантанджело и его коллеги, а принципы и методы «открывают двери для разработки парадигм дизайна, не зависящих от длины. шкала и система материалов ".