ブリストル大学のエンジニアたちは、紙を折ったり切ったりして複雑な模型を作る日本の伝統工芸「切り紙」を応用し、新しい形状変化メタマテリアルを開発した。
この結果は本日、Nature Scientific Reportsに掲載されました。
メタマテリアルは、特異な特性を持つ人工複合材料です。その興味深い能力は、物理的な材料ではなく、その形状と幾何学的構造によってもたらされます。
メタマテリアルの研究を推進する主な関心は、電磁波を吸収、遮断、曲げる潜在的な能力であり、センサーや不可視クローキング装置に役立ちます。
先ほど科学者たちが作ったものをちょっと覗いてみてください。すみません！写真提供：ブリストル大学
切り紙は、高度な精度が求められる、手間のかかる作業です。しかし、Blackman & White社のハイテクカッティングマシン「Genesis 2100プライカッター」を使えば、素材に細かい切り込みや切り込みを入れるといった面倒な作業は機械に任せることができます。
エンジニアたちは、航空宇宙産業のピストン部品、バルブ、ケーブル絶縁材によく使用される有機熱可塑性ポリマーである PEEK からメタマテリアルを作成した。
「切り紙は紙を切ったり折ったりする古代の技法です。今回、私たちはそれを応用し、二次元の形状を三次元の形状へと昇華させました。折り目を特定の角度で施します。これらの角度を変えることで新しい形状が生まれ、ひいては異なる機械的特性も生み出されます」と、論文の共著者であり、ブリストル大学でスマート材料・構造学の教授を務めるファブリツィオ・スカルパ氏はThe Register紙に語った。
スカルパ氏は、これはさまざまなサイズに拡大縮小でき、さまざまな材料に使用できる強力な技術だと説明した。
より小型のものは、薬剤送達にも利用できる可能性があります。薬剤送達用ハイドロゲルが拡張して傷口の形状にぴったりとフィットする可能性は、コーネル大学によって既に実証されています。
ブリストル大学のチームは、医療用途に焦点を当て、スケールの反対側に目を向けている。
具体的には、多発性硬化症による運動障害を持つ人々を支援するための柔軟な義肢の設計を目指しています。これは、ロボットアームや巨大な宇宙アンテナの製造にも応用できる可能性があります。メタマテリアル上に電子回路を印刷することもでき、これによりさらに多くの用途が広がるとスカルパ氏は述べています。®
