La prossima generazione di pannelli solari e airbag sarà modellata dall'antica arte giapponese di piegare la carta.

Almeno, è così che la vede il ricercatore del nordest Soroush Kamrava.

Il dottorando del terzo anno in ingegneria meccanica utilizza stampanti 3D nell'officina meccanica del campus per creare strutture intelligenti, oggetti che possono crollare, assorbire energia, e torna al suo posto usando i principi geometrici dell'origami.

"L'origami è una branca dell'arte che usa solo la geometria, che è la stessa base per le strutture meccaniche, " disse Kamrava.

L'origami tradizionale utilizza la carta. Però, la maggior parte delle applicazioni ingegneristiche richiede materiali con spessore definitivo e sufficiente resistenza e rigidità per funzionare correttamente. È qui che entrano in gioco i metamateriali. Sostanze che non si trovano in natura, come la plastica, metallo e gomma, i metamateriali costituiscono la base del lavoro di Kamrava.

Un esperto di origami può trasformare alcune pieghe di base in un disegno complesso. La sfida per gli ingegneri è creare un sistema di pieghe che sia strutturalmente solido e riproducibile.

Kamrava utilizza i metamateriali per replicare modelli e forme che incontra ogni giorno. "Il nostro lavoro è una combinazione di scienza e arte, " ha detto. "Quindi a volte l'ispirazione viene da un museo, architettura antica, o solo piastrelle del pavimento."

Kamrava produce una versione cartacea del disegno con una stampante per origami. Poi gioca con il campione, piegandolo e dispiegandolo, per garantire che possa essere replicato utilizzando materiali più resistenti.

Una volta confermato, Le stampanti 3D fabbricano pezzi di forma geometrica nel metamateriale desiderato, solitamente plastica, che a volte possono richiedere ore a seconda delle dimensioni di ogni pezzo.

Kamrava assembla la struttura finale utilizzando cerniere metalliche per imitare le pieghe della carta origami. L'applicazione di una piccola quantità di pressione modifica la forma della struttura. Poiché le cerniere assorbono lo stress, il cambiamento può essere fatto più e più volte.

La sua ricerca si concentra sulla dispiegabilità della struttura intelligente, che è la capacità di espandersi strategicamente senza creare difetti nella struttura stessa. Kamrava calcola l'applicazione funzionale delle strutture in base alla loro agilità.

"Per esempio, se vuoi inviare una grande struttura nello spazio, sarà costoso, " ha detto. "Così gli scienziati possono progettare una struttura dispiegabile che si piega in un volume più piccolo per il viaggio, ma può espandersi di nuovo nella sua forma originale quando arriva."

Le strutture intelligenti non sono robot, che utilizzano l'elettronica. Le strutture intelligenti cambiano semplicemente la loro forma in base a una risposta a un cambiamento nell'ambiente.

Dall'inizio all'assemblaggio, ci vuole circa un anno per realizzare un'unica struttura intelligente. Kamrava lavora con un team di studenti laureati e universitari e il suo consigliere Ashkan Viziri, professore di ingegneria meccanica e industriale.

Visiri, che studia materiali ad alte prestazioni, ha riconosciuto l'etica del lavoro di Kamrava e l'approccio innovativo alla creazione di metamateriali ispirati agli origami.

"Soroush ha fatto un ottimo lavoro assicurandosi di essere indipendente, " Ha detto Viziri. "Pensa sempre alla prossima idea e a come può espandere ciò che ha già fatto, che penso sia una parte fondamentale dell'istruzione di chiunque al dottorato. livello."

Un giorno, Kamrava spera di utilizzare metamateriali ispirati agli origami per creare strutture intelligenti che potrebbero essere utilizzate per raccogliere energia rinnovabile. Ma per ora, sta ancora sperimentando.

"I materiali intelligenti sono un campo di ricerca in corso, " ha detto. "Secondo me, venire con l'idea è la parte migliore."