PNAS: Разработан метод автоматической фиксации конструкций из плоских трубок

Инженеры из Университета RMIT разработали инновационную трубную конструкцию, которую можно делать плоской для удобства транспортировки, а затем собирать из нее прочные строительные материалы.

Этот прорыв стал возможен благодаря самофиксирующейся системе, вдохновленной оригами с изогнутыми складками — техникой, использующей изогнутые линии складок при складывании бумаги.

Ведущие исследователи, доктор Джефф (Ting-Uei) Ли и заслуженный профессор Майк (Yi Min) Кси, говорят, что на создание конструкции трубки их вдохновил бамбук, который имеет внутренние структуры, обеспечивающие естественное усиление.

Эта самофиксирующаяся система — результат продуманного геометрического дизайна, — сказал Ли из Инженерной школы RMIT.

Наше изобретение подходит для крупномасштабного использования — панель весом всего 1,3 кг, сделанная из нескольких трубок, может легко выдержать человека весом 75 кг.

Плоские трубы уже широко используются в инженерных и научных приложениях, например, в биомедицинских устройствах, аэрокосмических конструкциях, робототехнике и гражданском строительстве, в том числе во всплывающих зданиях для ликвидации последствий стихийных бедствий.

Новая система позволяет ускорить и упростить сборку таких труб, а также автоматически переводить их в прочное, самофиксирующееся состояние.

Наше исследование не только открывает новые возможности для создания инновационных и многофункциональных структурных конструкций, но и может значительно улучшить существующие развертываемые системы, — говорит Кси из Школы инженерии.

В том числе в невесомости.

Например, когда НАСА разворачивает солнечные батареи, используются трубы, которые упаковываются в плоскую форму перед тем, как их разворачивают в космосе, — говорит Ли.

Эти трубки полые, поэтому они могут деформироваться под воздействием определенных сил в космосе. С нашей новой конструкцией они могут стать более прочной структурой.

Исследование опубликовано в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). В работе также приняли участие доктора Хунцзя Лу, Цзямин Ма и Нгок Сан Ха из Инженерной школы RMIT и доцент Джозеф Гаттас из Квинслендского университета.

По словам Кси, их умный алгоритм позволяет контролировать поведение конструкции под действием сил, изменяя ориентацию трубок.

Благодаря нашей инновации, вдохновленной оригами, плоские тубусы не только легко транспортировать, но они также становятся достаточно прочными, чтобы выдерживать внешние нагрузки при использовании, — сказал Кси.

Кроме того, трубка самозащелкивается, то есть ее прочная форма надежно фиксируется на месте без дополнительных механизмов или вмешательства человека.

Следующие шаги

Команда продолжит совершенствовать конструкцию и изучать новые возможности для ее развития.

Мы намерены распространить функцию самофиксации на различные формы трубок и проверить, как они ведут себя при различных нагрузках, таких как изгиб и скручивание, — говорит Ли.

Мы также изучаем новые материалы и методы производства, чтобы создать более компактные трубки.

Команда разрабатывает трубки, которые могут самостоятельно разворачиваться для различных применений, не требуя при этом особых ручных усилий.

Мы планируем усовершенствовать наш интеллектуальный алгоритм, чтобы сделать трубки еще более адаптируемыми и эффективными для различных реальных ситуаций, — сказал Кси.

24.09.2024