Um dos mais antigos, versáteis e baratos materiais - papel - aparentemente ganha vida, dobrando-se, dobrando-se ou aplainando-se, por meio de uma tecnologia de atuação de baixo custo desenvolvida no Human-Computer Interaction Institute da Universidade Carnegie Mellon .
Uma fina camada de termoplástico condutor, aplicada ao papel comum com uma impressora 3D barata ou mesmo pintada à mão, serve como um atuador reversível de baixo custo. Quando uma corrente elétrica é aplicada, o termoplástico aquece e se expande, fazendo com que o papel dobre ou dobre; quando a corrente é removida, o papel retorna a uma forma predeterminada.
"Estamos reinventando este material realmente antigo", disse Lining Yao, professor assistente do HCII e diretor do Morphing Matter Lab , que desenvolveu o método com sua equipe. "A atuação realmente transforma o papel em outro meio, que tem usos artísticos e práticos."
O pesquisador de pós-doutorado Guanyun Wang, o ex-estagiário de pesquisa Tingyu Cheng e outros membros do Laboratório de Matérias de Yao projetaram tipos básicos de atuadores , incluindo alguns baseados em formas de origami e kirigami. Estes permitem a criação de estruturas que podem se transformar em bolas ou cilindros. Ou, eles podem ser usados para construir objetos mais elaborados, como um abajur que muda sua forma e a quantidade de luz que emite, ou uma planta artificial de mimosa com pétalas de folhas que se abrem sequencialmente quando uma é tocada.
Em junho, mais de 50 estudantes em uma oficina na Universidade de Zhejiang em Hangzhou, China, usaram a tecnologia de atuação em papel para criar livros pop-up elaborados, incluindo interpretações de obras famosas, como a Noite Estrelada e Girassóis de Van Gogh.
O atuador de papel impresso será exibido de 6 a 10 de setembro no Ars Electronica Festival em Linz, Áustria; 13 a 30 de setembro no Bozar Center for Fine Arts em Bruxelas, Bélgica; e de outubro a março na Hyundai Motorstudio em Pequim, China. O grupo de Yao apresentou a tecnologia em abril no CHI 2018, a Conferência sobre Fatores Humanos em Sistemas Computacionais, em Montreal.
"A maioria dos robôs - mesmo aqueles feitos de papel - precisam de um motor externo", disse Wang, membro da Iniciativa de Fabricação de Futuros da CMU. "Nossa, que cria novas oportunidades, não apenas para robótica, mas também para aplicações interativas de arte, entretenimento e casa".
Criar um atuador de papel é um processo relativamente simples, disse Cheng. Ele emprega o tipo mais barato de impressora 3D, a chamada impressora FDM, que estabelece um filamento contínuo de termoplástico derretido. Os pesquisadores usam um filamento de impressão disponível no mercado - grafite polyactide composite - que conduz eletricidade.
O atuador termoplástico é impresso em papel de cópia comum em uma camada fina, com apenas meio milímetro de espessura. O atuador é então aquecido em um forno ou com uma pistola de calor e o papel é dobrado ou dobrado em uma forma desejada e deixado esfriar. Esta será a forma padrão do papel. Os cabos elétricos podem então ser conectados ao atuador; A aplicação de corrente elétrica aquece o atuador, fazendo com que o termoplástico se expanda e, assim, endireite o papel. Quando a corrente é removida, o papel retorna automaticamente à sua forma padrão.
Yao disse que os pesquisadores estão refinando este método, alterando a velocidade de impressão ou a largura da linha de termoplásticos para obter diferentes efeitos de dobramento ou de dobra. Eles também desenvolveram métodos para imprimir sensores de toque, sensores de deslizamento de dedos e detectores de ângulo de flexão que podem controlar os atuadores de papel.
Mais trabalho ainda precisa ser feito. A atuação é lenta, o que Yao e sua equipe esperam resolver com alguma engenharia de materiais - usando papéis mais condutivos ao calor e desenvolvendo filamentos de impressão que são personalizados para uso em atuadores. A mesma atuação usada para papel também pode ser usada para plásticos e tecidos.
Além de Yao, Wang e Cheng, os autores do trabalho de pesquisa da CHI são Youngwook Do e Byoungkwon An, afiliados de pesquisa da HCII; Jianzhe Gu, Ph.D. estudante no HCII; Humphrey Yang, aluno de mestrado na Escola de Arquitetura da CMU, e Ye Tao, professor visitante da Universidade de Zhejiang.
Fonte - Carnegie Mellon University
Expandindo referencias:
Morphing Matter Lab
Fonte - Carnegie Mellon University
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Morphing Matter Lab
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