В журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing исследователи сообщают о создании такого бумажного устройства с использованием особого рисунка оригами, известного как образец Креслинга. Это устройство может работать как механический переключатель.
Соединив несколько из них на единой платформе, исследователи построили функционирующую механическую плату памяти.
Конструкции оригами могут быть жесткими или нежесткими. Для первого типа только складки между панелями бумаги могут деформироваться, но панели остаются фиксированными.
Однако в нежестком оригами сами панели могут деформироваться.
Выкройка Креслинга – пример нежесткого оригами.
Складывание листа бумаги по этому шаблону создает структуру, похожую на сильфон, которая может переключаться между одной ориентацией и другой. Сильфон действует как тип пружины, и им можно управлять, вибрируя платформу, которая удерживает сильфон. Это создает переключатель, который исследователи называют механическим переключателем в стиле Креслинга или KIMS.
Исследователи обнаружили, что колебание платформы, удерживающей KIMS вверх и вниз с определенной скоростью, заставит ее переворачиваться или переключаться между двумя стабильными состояниями.
Они использовали электродинамический шейкер для обеспечения контролируемых движений основания и контролировали верхнюю поверхность KIMS с помощью лазера. Таким образом, они смогли составить карту и проанализировать базовую физику, лежащую в основе поведения переключения.
«Мы использовали шаблон оригами Креслинга для разработки группы механических бинарных переключателей», – сказал автор Равиндра Масана. «Их можно заставить переходить между двумя разными статическими состояниями, используя один управляемый вход в виде гармонического возбуждения, применяемого к основанию переключателя."
Группа сначала рассмотрела 2-битную плату памяти, созданную путем размещения двух модулей KIMS на одной платформе. Поскольку каждый бит KIMS имеет два стабильных состояния, можно получить четыре различных состояния, обозначенных как S00, S01, S10 и S11. Колебания платформы вызовут переключение между этими четырьмя стабильными состояниями.
Это доказательство концепции с помощью всего двух битов может быть расширено на несколько модулей KIMS, создавая тип механической памяти.
«Такие переключатели можно уменьшить в размерах», – сказал Мохаммед Дакак, один из авторов и директор Лаборатории прикладной нелинейной динамики в Нью-Йоркском университете в Абу-Даби. "Вместо использования громоздкого электродинамического шейкера для приведения в действие плата памяти может затем приводиться в действие с помощью масштабируемых пьезоэлектрических и графеновых приводов."
Миниатюрные платы памяти оригами должны иметь широкое применение и открывать большие перспективы для будущих разработок устройств.