Selepas beberapa dekad elektronik berkembang dengan pantas - dari komputer peribadi dan telefon flip ke peranti yang boleh dipakai, telefon pintar dan tablet - terdapat tanda-tanda penemuan teknologi yang terhenti. Sebagai contoh, iPhone baru anda sebenarnya tidak jauh berbeza dengan yang sebelumnya. Dan komputer riba hampir semua kelihatan - dan berfungsi - sama.
Jurutera memerlukan inspirasi baru untuk inovasi. Satu sumber, percaya atau tidak, adalah seni kuno. Kerja saya, contohnya, diilhamkan oleh kirigami, sepupu yang kurang dikenali dari seni lipatan origami. Anda mungkin telah melakukan kirigami sebagai seorang anak, melipat dan memotong untuk membuat kertas salji. Bahan-bahan yang diilhamkan oleh seni ini boleh digunakan untuk meningkatkan pakaian pintar, membina telefon pintar yang boleh dibenahi dan membuat prostetik menjadi lebih ringan.
Keratan kertas
Perkataan kirigami adalah nama Inggeris untuk seni pemotongan kertas. Ahli arkeologi mengatakan kirigami dapat dikesan sebelum abad ke-17 di Jepun. Ia masih merupakan seni rakyat yang popular di negara-negara Asia, di mana orang membuat kirigami untuk merayakan tahun baru bulan, bayi yang baru dilahirkan, perkahwinan dan acara penting lainnya.
Biasanya, kirigami bermula dengan asas kertas yang dilipat, yang dipotong, dibentangkan dan diratakan untuk membuat karya seni akhir. Corak rumit menghasilkan karya seni yang indah berdasarkan prinsip matematik dan reka bentuk yang boleh mengubah tingkah laku mekanikal bahan dipotong. Contohnya, corak tertentu boleh membuat kertas lebih kuat atau lebih panjang.
Kraf kanak-kanak ini adalah contoh seni kuno kirigami. (IlexSythe) Idea kejuruteraan
Sama seperti pengamal kirigami memotong dan melipat kertas, jurutera boleh memotong dan melipat bahan yang kemudiannya boleh dimasukkan ke dalam peranti elektronik.
Inovasi terkini dalam elektronik yang cekap tenaga telah mencipta peranti elektronik mudah alih, kertas dakwat elektronik berprestasi tinggi, kulit elektronik tiruan dan fabrik pintar. Tetapi banyak ciptaan ini bergantung, sekurang-kurangnya sebahagiannya, pada papan litar bercetak tradisional, yang biasanya dibuat dari silikon dan logam. Mereka keras dan rapuh - bukan perlawanan yang baik untuk tubuh manusia. Orang ramai memerlukan pakaian dan kertas dan barangan yang boleh mengendalikan lengkung dan lengkung.
Masyarakat penyelidikan, serta syarikat teknologi dan pakaian, tidak sabar-sabar untuk menjadikan peranti elektronik sebagai fleksibel dan boleh dibengkokkan sekiranya mungkin. Caranya adalah untuk memastikan fleksibiliti alat-alat ini tidak mengehadkan kemampuan mereka untuk mengendalikan elektrik.
Beralih kepada elektronik
Baru-baru ini, kumpulan penyelidikan saya di Universiti di Buffalo menghasilkan sebuah alat elektronik yang diilhami kirigami yang diilhami. Dibuat dari polimer berkumpul diri dan nanowires, peranti itu adalah satu sentimeter lebar. Dengan sendirinya ia boleh menghulurkan sedikit - hanya 1.06 sentimeter. Tetapi apabila dipotong dengan laser dalam corak yang diilhamkan oleh kirigami, peranti yang sama boleh meregangkan hingga 20 sentimeter, 2, 000 peratus lebih besar daripada bentuknya yang tidak terentang. Keanjalan semula jadi bahan ini membantu, tetapi corak dan orientasi pemotongan adalah faktor utama dalam bagaimana peranti itu cacat.
Lebih-lebih lagi, pemotongan itu menjadikan peranti ini lebih daripada 3000 konduktif elektrik, bermakna elektronik dapat berjalan lebih cepat, atau mengambil masa yang lebih lama untuk mengecas.
Peranti sebelum regangan (Doug Levere / University di Buffalo) Terdapat banyak penyelidik elektronik lain yang diilhamkan oleh kirigami. Sebagai kumpulan kami dan lain-lain menyempurnakan jenis bahan ini, mereka akhirnya boleh dimasukkan ke dalam kulit elektronik - sama dengan tatu sementara - untuk meningkatkan rasa prostetik dan robot. Hospital juga boleh menggunakan patch elektronik untuk mengawasi secara senyap-senyap tanda-tanda vital pesakit, menggantikan wayar-wayar yang menjengkelkan yang boleh kusut atau menghalang orang daripada tidur sambil berehat di atas katil.
Elektronik yang boleh dilaras juga menjadi kunci kepada rancangan Samsung untuk melepaskan telefon pintar yang boleh dibanggakan. Dan mereka boleh menjadi pusat pakaian pintar, sebuah industri yang projek penganalisis bernilai US $ 4 bilion menjelang 2024. Berkat inovasi artistik beratus-ratus tahun yang lalu, pakaian dan pembalut mungkin satu hari dapat membantu atlet memaksimumkan prestasi, memantau kesihatan orang yang menghidapi penyakit kronik, dan memberi para pekerja tentera dan pekerja kecemasan maklumat penting mengenai diri mereka dan orang-orang yang menjaga mereka.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Shenqiang Ren, Profesor Kejuruteraan Mekanikal, Universiti di Buffalo, Universiti Negeri New York
