Трубчатые конструкции, которые складываются для хранения, могут не занимать много места в таком виде, но они также, как правило, не очень прочны в развернутом виде. Это не проблема для экспериментального нового типа трубки, который вдохновлен как оригами, так и бамбуком.
Во-первых, плоские трубки действительно уже существуют.
Они используются в таких приложениях, как выдвижные аварийные убежища, медицинские имплантаты и даже стрелы, которые разворачиваются из солнечных батарей в открытом космосе. Во всех случаях идея заключается в том, что трубки сохраняют низкий, экономящий пространство профиль, пока они не будут развернуты в том месте, где они нужны.
К сожалению, поскольку трубки обычно имеют две линии сгиба, проходящие по бокам вдоль каждой стороны, они не так прочны, как обычные неплоские трубки. Это означает, что если они используются в несущей конструкции, например, они с большей вероятностью прогнутся под давлением.
Вот тут-то и появляется новый дизайн трубок «оригами с изогнутыми складками».
Ведущие ученые профессор Майк Кси (слева) и доктор Джефф Ли (справа) Уилл Райт, Королевский королевский технологический институт
Разработанная группой исследователей из австралийского университета RMIT, технология по-прежнему использует полимерные трубки, которые складываются в плоскую форму, но эти трубки не полностью полые. Вместо этого внутри каждой трубки находится ряд вырезанных лазером полиэтиленовых дисков. Внутренняя структура этих дисков делает их бистабильными, то есть они могут находиться в одном из двух состояний.
Когда трубка сплющивается, диски внутри нее также находятся в плоском состоянии. Однако приложение давления к любой стороне трубки на ее линиях сгиба заставляет диски выскакивать в изогнутое состояние, в котором они выдавливаются на внутренние стенки трубки.
Демонстрация плоской упаковки оригами с изогнутыми складками
Теперь они не только держат трубку полностью круглой и открытой, но и фактически фиксируют ее на месте, чтобы она оставалась такой. Стебли бамбука используют похожую внутреннюю структуру.
В ходе демонстрации технологии ученые построили платформу размером 800 x 520 мм (31,5 x 20,5 дюйма), состоящую из четырех трубок, расположенных бок о бок, с тонкой панелью, уложенной сверху. Несмотря на то, что платформа весила всего 1,3 кг (2,9 фунта), она была достаточно прочной, чтобы выдержать вес человека весом 75 кг (165 фунтов) без деформации — даже будучи подвешенной как мост.
Доктор Джефф Ли с одной из трубок в сплющенном виде Уилл Райт, Королевский королевский технологический институт
«Наше исследование не только открывает новые возможности для инновационных и многофункциональных структурных конструкций, но и может значительно улучшить существующие развертываемые системы», — говорит профессор Майк (И Минь) Се, который руководил исследованием вместе с доктором Джеффом (Тин-Уэй) Ли.
Теперь ученые планируют экспериментируя с различными формами трубок и материалами, а также с различными приложениями силы, такими как изгибающие или скручивающие действия.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале PNAS.
