Исследователи из Научно-исследовательской лаборатории армии США продемонстрировали новую технологию, которая позволяет с помощью луча маломощного портативного лазера изготавливать крошечные металлические структуры в стиле японского оригами. Используя такую технологию можно производить крошечные захваты, переключатели и другие механические компоненты миниатюрных устройств. Используя такие компоненты можно попытаться создать чрезвычайно миниатюрных роботов и почти невидимые электронные устройства.
«Используя нашу технологию, мы можем создавать механические микросистемы, вся энергия и все функции которых сосредоточены в пределах миллиметрового масштаба или еще меньше» — рассказывает Кристофер Моррис, исследователь из Научно-исследовательской лаборатории армии США, работающий в направлении микроматериалов и наноустройств.
Военные исследователи заинтересовались данной технологией после того, как ученые из университета имени Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) создали с помощью лазера ряд микроустройств, предназначенных для проведения хирургических операций. Но военные не просто повторили ту технологию, а значительно ее усовершенствовали, создавая структуры, размером в миллиметры и доли миллиметра, для изготовления которых было достаточно энергии луча маломощного лазера или светодиодного источника света.
Крошечные структуры-оригами представляют собой нечто вроде пружин, способных «сворачиваться» вдоль линий механического напряжения, создаваемых в структуре многослойного материала. Когда свет лазера фокусируется на материале, он нагревает и размягчает слой из полимерного материала, который удерживает материал в исходном состоянии. После выключения лазера изогнувшийся под воздействием механического напряжения металлических слоев полимер снова застывает, а материал приобретает исходную прочность.
Портативное лазерное устройство, необходимое для проведения таких операций, имеет такой малый уровень мощности, что его использование совершенно безопасно для глаз человека. Тем не менее, такой мощности вполне достаточно для проведения операций по изготовлению структур-оригами на расстоянии около одного метра.
Процедура изготовления «свернутого» элемента длится от 67 миллисекунд до 21 секунды времени, что зависит с одной стороны от сложности создаваемой структуры, а с другой стороны — от длины волны и мощности луча лазерного света. Во время испытаний технологии в Научно-исследовательской лаборатории армии США была изготовлена матрица, состоящая из множества структур-оригами различной конфигурации. На выполнение данной операции было затрачено около 20 часов времени работы одного маломощного лазера.
«Мы надеемся, что наша новая технология станет основой ряда других новых технологий в области самособирающихся механизмов, устройств и «умных» материалов. А такие технологии могут оказать помощь солдатам будущего, да и не только, такими способами, которые невозможно увидеть невооруженным взглядом» — рассказал в завершение Кристофер Моррис.
Источник: