La prochaine génération de panneaux solaires et d'airbags sera façonnée par l'ancien art japonais du pliage du papier.

Au moins, c'est ainsi que le chercheur du nord-est Soroush Kamrava le voit.

Le doctorant de troisième année en génie mécanique utilise des imprimantes 3D dans l'atelier d'usinage du campus pour créer des structures intelligentes, des objets qui peuvent s'effondrer, absorber de l'énergie, et se remettre en place en utilisant les principes géométriques de l'origami.

"L'origami est une branche de l'art qui n'utilise que la géométrie, qui est la même base pour les structures mécaniques, " a déclaré Kamrava.

L'origami traditionnel utilise du papier. Cependant, la plupart des applications d'ingénierie nécessitent des matériaux avec une épaisseur définitive et suffisamment de résistance et de rigidité pour fonctionner correctement. C'est là qu'interviennent les métamatériaux. Des substances qui ne se trouvent pas dans la nature, comme le plastique, métal et caoutchouc, les métamatériaux forment la base du travail de Kamrava.

Un expert en origami peut transformer quelques plis de base en un design complexe. Le défi pour les ingénieurs est de créer un système de plis structurellement solide et reproductible.

Kamrava utilise des métamatériaux pour reproduire les motifs et les formes qu'il rencontre tous les jours. "Notre travail est une combinaison de science et d'art, " a-t-il dit. " Alors parfois l'inspiration vient d'un musée, architecture ancienne, ou juste des carreaux de sol."

Kamrava produit une version papier du dessin avec une imprimante origami. Il joue ensuite avec l'échantillon, le plier et le déplier, pour s'assurer qu'il peut être reproduit en utilisant des matériaux plus résistants.

Une fois que c'est confirmé, Les imprimantes 3D fabriquent des pièces de forme géométrique dans le métamatériau souhaité, généralement en plastique, ce qui peut parfois prendre des heures selon la taille de chaque pièce.

Kamrava assemble la structure finale à l'aide de charnières métalliques pour imiter les plis du papier origami. L'application d'une petite pression modifie la forme de la structure. Puisque les charnières absorbent le stress, le changement peut être fait encore et encore.

Ses recherches portent sur la déployabilité de la structure intelligente, qui est la capacité de s'étendre stratégiquement sans créer de défauts dans la structure réelle. Kamrava calcule l'application fonctionnelle des structures en fonction de leur agilité.

"Par exemple, si vous voulez envoyer une grande structure dans l'espace, ça va être cher, " a-t-il dit. " Ainsi, les scientifiques peuvent concevoir une structure déployable qui se replie dans un volume plus petit pour le voyage, mais peut reprendre sa forme d'origine à son arrivée."

Les structures intelligentes ne sont pas des robots, qui utilisent l'électronique. Les structures intelligentes changent simplement de forme en fonction d'une réponse à un changement dans l'environnement.

De la création à l'assemblage, il faut environ un an pour créer une seule structure intelligente. Kamrava travaille avec une équipe d'étudiants diplômés et de premier cycle et son conseiller Ashkan Viziri, professeur de génie mécanique et industriel.

Viziri, qui étudie les matériaux hautes performances, a reconnu l'éthique de travail et l'approche innovante de Kamrava pour créer des métamatériaux inspirés de l'origami.

"Soroush a fait un excellent travail en s'assurant qu'il est indépendant, " a déclaré Viziri. " Il pense toujours à la prochaine idée et à la façon dont il peut étendre ce qu'il a déjà fait, qui, je pense, est un élément essentiel de l'éducation de quiconque au doctorat. niveau."

Un jour, Kamrava espère utiliser des méta-matériaux inspirés de l'origami pour créer des structures intelligentes qui pourraient être utilisées pour récolter de l'énergie renouvelable. Mais pour l'instant, il expérimente encore.

« Les matériaux intelligents sont un domaine de recherche permanent, " a-t-il dit. " À mon avis, trouver l'idée est la meilleure partie."