Ученые из Гарвардского университета (США) разработали метод управления складками на надувных мембранах, что позволило создавать конструкции, способные принимать несколько устойчивых форм. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Обычные надувные изделия, от игрушек для бассейна до подушек безопасности, имеют только два состояния — надутое и сдутое. Гарвардская команда решила использовать эффект, который обычно считают недостатком, — образование складок и морщин на поверхности при надувании. Инженеры научились контролировать появление этих складок, превратив их в своего рода механические шарниры.
Для этого брали плоский прямоугольный мешочек из термопластичного полиуретана и делали выемки по краям. При надувании выемки заставляли мембрану складываться в строго определенных местах. Изменяя глубину и расстояние между выемками, можно было переключать шарнир между двумя зеркальными положениями при постоянном давлении. Каждый такой элемент получал две стабильные формы, то есть становился бистабильным.
Из этих базовых ячеек собирали более сложные системы. Соединяя их в цепочки, получали гибкие конструкции, похожие на шарнирные панели, а из двумерных листов складывали различные объемные формы. Для демонстрации ученые построили крупный прототип размером с павильон: в сдутом виде его переносили несколько человек, а после надувания он превращался в конус, туннель или навес.
Также выяснилось, что такие конструкции лучше смягчают удары, чем обычные воздушные подушки. При испытаниях сырое яйцо разбивалось при падении на стандартную подушку, но оставалось целым при сбросе с большей высоты на новую надувную систему. Разработку можно использовать для адаптивной мебели, защитных устройств и мягких роботов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что Китай создал гибкие солнечные панели для компактных спутников.