După câteva decenii de dezvoltare electronică într-un ritm amețitor - de la computere personale și telefoane flip la dispozitive purtabile, smartphone-uri și tablete - există semne de descoperiri tehnologice care se opresc. De exemplu, noul tău iPhone nu este chiar atât de diferit de cel precedent. Iar computerele laptopului arată aproape toate - și funcționează deopotrivă.
Inginerii au nevoie de noi inspirații pentru inovații. O sursă, credeți sau nu, este artele antice. Opera mea, de exemplu, este inspirată de kirigami, un văr mai puțin cunoscut al artei pliante a origamiului. Este posibil să fi făcut chiar kirigami de copil, plierea și tăierea pentru a face fulgi de zăpadă din hârtie. Materialele inspirate din aceste arte pot fi utilizate pentru a îmbunătăți îmbrăcămintea inteligentă, pentru a construi smartphone-uri îndoite și pentru a face protetica mai ușoară.
Tăierea hârtiei
Cuvântul kirigami este numele englez pentru arta tăierii de hârtie. Arheologii spun că kirigami poate fi urmărit înainte de secolul al XVII-lea în Japonia. Este încă o artă populară populară în țările asiatice, unde oamenii fac kirigami pentru a sărbători anul nou lunar, nou-născuții, căsătoria și alte evenimente semnificative.
De obicei, kirigami începe cu o bază de hârtie pliată, care este tăiată, desfășurată și aplatizată pentru a face piesa de artă finală. Modelele complexe creează frumoase opere de artă bazate pe principii de matematică și design care pot schimba comportamentele mecanice ale materialului tăiat. De exemplu, un anumit tipar poate face hârtia mai puternică sau mai întinsă.
Această meșteșug pentru copii este un exemplu al artei antice a kirigami. (IlexSythe) O idee de inginerie
La fel cum practicienii kirigami taie și împăturesc hârtia, inginerii pot tăia și plia materiale care, la rândul lor, pot fi încorporate în dispozitive electronice.
Inovațiile recente în domeniul electronicelor cu eficiență energetică au creat dispozitive electronice portabile, hârtie cu cerneală electronică performantă, piele electronică artificială și țesături inteligente. Dar multe dintre aceste creații depind, cel puțin parțial, de plăci de circuit tipărite în mod tradițional, care sunt de obicei realizate din siliciu și metale. Sunt tari și fragile - nu sunt o potrivire bună pentru corpul uman. Oamenii au nevoie de haine și hârtie și articole care să poată face față coturilor și curbelor.
Comunitatea de cercetare, precum și companiile de tehnologie și îmbrăcăminte, sunt dornice să facă dispozitivele electronice cât mai flexibile și flexibile. Trucul este să vă asigurați că flexibilitatea acestor gadgeturi nu limitează capacitatea lor de a gestiona energia electrică.
Revenind la electronică
Recent, grupul meu de cercetare de la Universitatea de la Buffalo a fabricat un nou dispozitiv electronic extensibil, inspirat de kirigami. Fabricat din polimeri și nanofire auto-asamblate, dispozitivul are o lățime de centimetri. Pe cont propriu, s-ar putea întinde ușor - la doar 1, 06 centimetri. Dar, atunci când este tăiat cu lasere într-un model inspirat de kirigami, același dispozitiv se poate întinde până la 20 de centimetri, cu 2.000 la sută mai mare decât forma sa fără întindere. Elasticitatea înnăscută a materialului ajută, dar modelul și orientarea tăieturilor este factorul principal în modul în care dispozitivul se deformează.
Mai mult decât atât, tăierea a făcut ca dispozitivul să fie de 3.000 de ori mai conductiv de electricitate, ceea ce înseamnă că electronica poate rula mai repede sau poate dura mai puțin timp la încărcare.
Dispozitivul înainte de întindere (Doug Levere / Universitatea din Buffalo) Există mulți alți cercetători în domeniul electronicii inspirate de kirigami. Pe măsură ce grupurile noastre și alții rafinează aceste tipuri de materiale, ele pot fi în cele din urmă încorporate în pielea electronică - asemănător cu tatuajele temporare - pentru a îmbunătăți senzația de proteze și roboți. Spitalele pot utiliza, de asemenea, plasturi de piele electronică pentru a monitoriza fără fir semnele vitale ale pacienților, înlocuind acele fire enervante care se pot încurca sau împiedica oamenii să doarmă în timp ce se odihnesc în pat.
Electronica extensibilă este, de asemenea, cheia planurilor Samsung de a lansa un smartphone flexibil. Și acestea ar putea fi centrale pentru îmbrăcămintea inteligentă, o industrie pe care analiștii o proiectează ar putea valora 4 miliarde de dolari SUA până în 2024. Mulțumită inovațiilor artistice de acum sute de ani, hainele și bandajele vor putea într-o zi să ajute sportivii să maximizeze performanța, să monitorizeze starea de sănătate a persoanele cu boli cronice și oferă soldaților și lucrătorilor de urgență informații importante despre ei înșiși și cei aflați în îngrijirea lor.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
Shenqiang Ren, profesor de inginerie mecanică, Universitatea la Buffalo, Universitatea de Stat din New York
