Akkordeon-artigen Dirigenten konnten Flexible Displays laichen.

Origami-inspirierten engineering-Techniken könnten Forscher entwickeln elastische Leitungen für flexible Plasma-Bildschirmen und schließlich, Sonnenkollektoren, die gebogen werden kann, um Sonnenlicht, zu folgen laut einer neuen Studie.

Zunehmend entwickeln Forscher weltweit flexible Elektronik, wie Batterien und Solarzellen, die eines Tages ihren Weg in Kleidung und sogar menschliche Körper machen. Aber um Teile wie Kabel und Elektroden, die Wissenschaftler brauchen Dirigenten, die genauso flexibel sind.

Dehnbare Dirigenten sind jedoch schwierig zu gestalten. bestehende entweder nicht dehnen viel oder ihrer Leitfähigkeit stürzt dramatisch, wenn sie es tun, sagte der Forscher. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]

Nun, haben zum ersten Mal Wissenschaftler eine Variation des Origami, Kirigami, genannt zur Erstellung dehnbare Dirigenten. Während konventionelle Origami nur Falten verwendet, um Strukturen zu schaffen, Kirigamiuses beiden Falzen und schneiden.

Normalerweise, wenn Materialien gedehnt zu bekommen, können sie reißen Verringerung ihrer elektrischen Leitfähigkeit und damit ihre Fähigkeit, Strom von einem Ort zum anderen tragen. Darüber hinaus sagte ist es schwierig vorherzusagen, wann und wo Risse macht es schwierig auftreten werden um zu wissen, genau wie die Materialeigenschaften ändern könnte, der Forscher.

Die Kirigami Kürzungen reduziert die Leitfähigkeit der Dirigenten. Wenn die Leiter gedehnt wurden, ihre Leitfähigkeit blieb jedoch stabil, sagte Co-Studienautor Sharon Glotzer, computational Wissenschaftler an der University of Michigan in Ann Arbor. "Die Kürzungen und Falten führen das Material nicht mehr nur zweidimensional bleiben, aber in die dritte Dimension, die ist, was gibt es diese außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, herausspringen" erzählte Schlachter Leben Wissenschaft.

Die Idee dafür kam aus mehr als einem Jahrzehnt der Zusammenarbeit zwischen Papier Künstler Matt Shlian und Materialwissenschaftler Max Shtein, beide von der University of Michigan in Ann Arbor und Co-Autoren der Studie. Die Geräte wurden inspiriert durch ein Kunstwerk aus Shlian, in dem er ein Blatt Papier geschnitten, so dass es zu einem Fischgräten-Netz erweitert – eine Art Zickzack-Muster in bestimmten Stoffen verwendet — wenn Sie ausgedehnt werden.

"Matt zuerst angesprochen uns Wissenschaftler, weil er eine Ahnung hatte seine Arbeit könnte interessant sein, Wissenschaftler, und er war auf der Suche nach Inspiration für seine Kunst als auch" Mal gesagt Leben Wissenschaft. "Was mich anzog, um sein Werk war, wie ich dann zu erforschen war Möglichkeiten zum Erstellen von Schaltungen, die gesponnen und gestrickt werden könnte, und er intuitiv wie man aus zwei Dimensionen zu drei Dimensionen denken konnte."

Der erste Prototyp des Kirigami inspirierten dehnbare Dirigenten beteiligt Papier bedeckt in Kohlenstoff-Nanoröhren-Rohre von Kohlenstoff, die nur Nanometer oder Milliardstel Meter, Breite, die bemerkenswerte elektrischen Leitfähigkeit besitzen. Die Kirigami Muster verwendet war relativ einfach, mit Schnitten ähnlich Reihen von Strichen, die ähnlich eine Käsereibe eröffnet. [8 chemische Elemente, die, denen Sie noch nie von gehört]

Wenn diese Kirigami-Prototyp wurde in ein Glasrohr mit Argon-Gas gefüllt und elektrischer Strom durch sie ausgeführt wurde, verwandelte sich der dehnbare Dirigent der Argon leuchtenden Plasma, ähnlich wie eine Leuchtreklame. Die Forscher vermuten, dass Arrays von solchen Geräten helfen könnte eine dehnbare Plasma-Display ausmachen.

Die Forscher dann entwickelte ihr Konzept weiter, indem er mikroskopische Kirigami aus Platten von Graphene Oxid, einem Material bestehend aus Atom-dicke Schichten aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Sie eingeklemmt diese Graphene Oxid Blätter zusammen mit einem flexiblen Kunststoff, mit bis zu 30 Schichten pro Stück. Rotstift waren nur wenige Zehntel Millimeter lange mit Hilfe von Lasern und Plasmen.

Letztlich, Kirigami Muster konnte drastisch erhöhen Sie die Menge des Ausdehnens diese Leitungen sind in der Lage, von 4 bis 370 Prozent, sagte der Forscher. "Objekte, die angeblich starr und anfällig für ausfallende katastrophal sind gemacht werden können, viel Ertrag zu zeigen", sagte mal.

Darüber hinaus half Computermodelle, die von den Forschern entwickelten verstehen, genau wie Kirigami Muster des Verhaltens der dehnbare Dirigenten beeinflussen können. Dies könnte dazu beitragen, dass sie den besten Kirigami Muster für spezifische Anwendungen wählen. "Dies eröffnet ein völlig neues Reich der Möglichkeiten der computergestützten Konstruktion von Materialien," Studie Co-Autor Nicholas Kotov, ein Nanochemist an der University of Michigan, sagte Live Science.

Eine mögliche Anwendung der diese dehnbaren Leitungen ist Solarenergie. "Wir sind daran interessiert, eine billige, preiswerte, skalierbare Weise Solarpanel Materialien erstellen, die die Sonne verfolgen können", sagte Schlachter.

Origami und Kirigami letztlich als eine Möglichkeit zum Speichern von Informationen über Falten dienen könnte, hinzugefügt Schlachter. "Wir fangen diese fast unendlichen Raum der Möglichkeiten im Design zu erkunden," sagte sie.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute online (22. Juni) in der Zeitschrift Nature Materials.

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