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Kirigamiスタイルの製造は、新しい3Dナノ構造を可能にします。

UNIVERSITY PARK、Pa。 – 古代日本のキリ加味芸術を模倣した新しい技術は、電子、製造、健康管理に使用するための複雑な3Dナノ構造を製作するより簡単な方法を提供することができます。

Kirigamiは折り紙前の紙にカットを戦略的に統合して、3D構造の設計を作成するために、紙を折りたたみ折り紙の日本の芸術形式を向上させます。 この方法で、アーティストは洗練された3次元構造をより簡単に作成することができます。

「私たちは、複雑な3Dナノ構造を作るために、ナノスケールでkirigamiを使用しました。 ダニエル・ロペス、Penn State Liang電気工学、コンピュータサイエンスの教授イジャイ研究を発表したチームのリーダー 高級材料。 「このような3D構造は、製作するのが困難である。 現在のナノ製造工程は平面または平面フィルムのみを使用して、マイクロエレクトロニクスを製作するために使用される技術に基づいているためです。 きり加味技術がなければ、複雑な3次元構造は、製作するのがはるかに複雑になったり、製作が不可能になります。」

ロペスは、均一な構造フィルムに力が加わると、紙を広げるように少し増やすこと以外に何も起こらないと述べた。 しかし、映画のカットが導入されて、特定の方向に力が加わるときり加味作家がカットペーパーに力を加えた時と同様の構造が飛び出してくる。 平面切断パターンの幾何学は、3Dアーキテクチャの形を決定します。

「私たちは、既存の平面製作方法を使用して、同じ2D断面形状で、他の3Dナノ構造を生成することができることを実証しました。」とLopezは言いました。 「映画カットの寸法に最小限の変更を導入することにより、ポップアップ・アーキテクチャの3次元形状を大幅に変更することができます。 私たちは、切断幅を数ナノメートルに変更するだけでも、曲率を傾けたり、変更することができますナノスケールのデバイスを実証しました。」

この新しいきり加味スタイルナノ工学の分野では、環境の変化に応じて、形状から別の形で、または変形することができる機械および構造の開発を可能にします。 一つの例は、過熱を防止するために、デバイス内でより多くの空気の流れを可能にするために、高温での形状を変更する電子部品です。

「このきり加味技術は、人間の脳のセンサーのような複雑な地形を持つ表面に組み込むことができる適応型の柔軟な電子機器の開発を可能にすることです」とLopezは言いました。 「私たちは、これらの概念を使用して作業をより効率的に実行するために形状や構成を変更することができるセンサとアクチュエータを設計することができます。 温度、光、または化学的条件の微細な変化に外観を変更することができる構造の可能性を想像してみてください。」

Lopezは、これらの切り加味技術を一つの原子の厚さである材料と圧電的に作られた薄いアクチュエータに適用することに焦点を当てています。 これらの2D材料はキリ加味誘導構造の適用のための新たな可能性を開いてくれます。 ロペスは、自分の目標ペンシルベニア州材料研究所(MRI)の他の研究者と協力して、原子的に平坦で、環境の変化に、よりよく反応する次世代小型機械を開発することだと言いました。

「MRIはkirigamiエンジニアリングに使用できる究極の薄膜である2D材料の合成と特性の分野で世界をリードする企業です。」とLopezは言いました。 「また、超薄型圧電と強誘電性材料をきり加味構造に統合することで、私たちは、アジャイルと形を変形する構造を開発します。 このような形態の変形マイクロマシンは、劣悪な環境の応用分野と薬物送達および健康監視に非常に便利です。 私はPenn StateとMRIを特定さまざまな用途のためのこれらの超小型機械を開発する場所にするために努力しています。 ”

研究に参加した他の著者には、Carnegie Mellon大学のXu Zhangとニューヨーク大学のHaogang Caiがあります。 Northwestern UniversityのLior MedinaとH. EspinosaとNational Institute of Standards and TechnologyのVladimir Askyukも、このチームの一員です。 この研究は、米国エネルギー省の支援を受けた。

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Shiraki Emiko

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