Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 11 °C
Yağışlı

Kirigami tarzı üretim, yeni 3D nanoyapıları etkinleştirebilir

07.04.2021
34
A+
A-
Kirigami tarzı üretim, yeni 3D nanoyapıları etkinleştirebilir

Eski Japon kirigami sanatını taklit eden yeni bir teknik, elektronik, imalat ve sağlık hizmetlerinde kullanılmak üzere karmaşık 3 boyutlu nanoyapıları imal etmenin daha kolay bir yolunu sunabilir.

Kirigami, katlamadan önce stratejik olarak kesikleri kağıda dahil ederek, 3D yapısal tasarımlar oluşturmak için kağıt katlamayı içeren Japon origami sanat biçimini geliştiriyor. Yöntem, sanatçıların karmaşık üç boyutlu yapıları daha kolay oluşturmasını sağlar.

Penn State Liang Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Profesörü Daniel Lopez ve bu araştırmayı yayınlayan ekibin lideri, “Karmaşık 3B nanoyapıları oluşturmak için nano ölçekte kirigamiyi kullandık” dedi. “Bu 3D yapıların imal edilmesi zordur çünkü mevcut nanofabrikasyon süreçleri, yalnızca düzlemsel veya düz filmler kullanan mikroelektronik üretmek için kullanılan teknolojiye dayanmaktadır. Kirigami teknikleri olmadan, karmaşık üç boyutlu yapıların üretilmesi çok daha karmaşık veya imkansız olacaktır.”

Lopez, tek tip bir yapısal filme kuvvet uygulanırsa, bir kağıt parçası gerildiğinde olduğu gibi, onu biraz germekten başka hiçbir şeyin olmayacağını söyledi. Ancak filme kesikler eklendiğinde ve kuvvetler belirli bir yönde uygulandığında, bir kirigami sanatçısının kesilmiş bir kağıda kuvvet uygulamasına benzer şekilde bir yapı ortaya çıkar. Düzlemsel kesim modelinin geometrisi, 3D mimarinin şeklini belirler.

Lopez, “Aynı 2D kesim geometrisinden farklı 3D nano yapılar oluşturmak için geleneksel düzlemsel üretim yöntemlerini kullanmanın mümkün olduğunu gösterdik” dedi. “Filmdeki kesiklerin boyutlarına minimum değişiklikler getirerek, açılır mimarilerin üç boyutlu şeklini büyük ölçüde değiştirebiliriz. Sadece kesiklerin genişliğini değiştirerek eğilebilen veya eğriliğini değiştirebilen nano ölçekli birkaç nanometre cihazları gösterdik. ”

Bu yeni kirigami tarzı nano mühendislik alanı, ortamdaki değişikliklere yanıt olarak bir şekilden diğerine veya morfaya değişebilen makinelerin ve yapıların geliştirilmesini sağlar. Bir örnek, bir cihazın aşırı ısınmasını önlemek için bir cihaz içinde daha fazla hava akışını mümkün kılmak için yüksek sıcaklıklarda şekil değiştiren elektronik bir bileşendir.

Lopez, “Bu kirigami tekniği, insan beynine dayanan bir sensör gibi karmaşık topografyaya sahip yüzeylere dahil edilebilecek uyarlanabilir esnek elektroniklerin geliştirilmesine izin verecek” dedi. “Bu kavramları, bir görevi daha verimli bir şekilde gerçekleştirmek için şekil ve konfigürasyonu değiştirebilen sensörler ve aktüatörler tasarlamak için kullanabiliriz. Sıcaklık, aydınlatma veya kimyasal koşullarda küçük değişikliklerle şekil değiştirebilen yapıların potansiyelini hayal edin.”

Lopez, gelecekteki araştırmasını bu kirigami tekniklerini bir atom kalınlığındaki malzemelere ve piezoelektrikten yapılmış ince aktüatörlere uygulamaya odaklayacak. Bu 2D malzemeler, kirigami kaynaklı yapıların uygulamaları için yeni olanaklar sunar. Lopez, amacının Penn State’in Malzeme Araştırma Enstitüsü’ndeki (MRI) diğer araştırmacılarla birlikte atomik olarak düz olan ve ortamdaki değişikliklere daha duyarlı olan yeni nesil minyatür makineler geliştirmek olduğunu söyledi.

Lopez, “MRI, kirigami mühendisliği için kullanılabilecek nihai ince filmler olan 2D malzemelerin sentezi ve karakterizasyonunda bir dünya lideridir” dedi. “Ayrıca, ultra ince piezo ve ferroelektrik malzemeleri kirigami yapılarına dahil ederek çevik ve şekil değiştiren yapılar geliştireceğiz. Bu şekil değiştiren mikro makineler, zorlu ortamlardaki uygulamalar ve ilaç dağıtımı ve sağlık izleme için çok faydalı olacaktır. Penn State ve MRI’ı bu süper küçük makineleri belirli bir uygulama çeşitliliği için geliştirdiğimiz yer yapmak için çalışıyorum” dedi.


Daha fazla bilgi:
Xu Zhang vd. Kirigami Engineering: Kirigami Engineering — Çeşitli Kontrol Edilebilir 3 Boyutlu Konfigürasyonlar Sergileyen Nano Ölçekli Yapılar (Adv. Mater. 5/2021), Gelişmiş Malzemeler (2021). DOI: 10.1002 / adma.202170030

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.