Nakon nekoliko desetljeća razvoja elektronike vrtoglavim tempom - od osobnih računala i flip telefona do nosivih uređaja, pametnih telefona i tableta - postoje znakovi da tehnološki napredak zastaje. Na primjer, vaš se novi iPhone zaista ne razlikuje toliko mnogo od prethodnog. A prijenosna računala gotovo sve izgledaju - i rade - podjednako.
Inženjerima trebaju nove inspiracije za inovacije. Jedan od izvora, vjerovali ili ne, su drevne umjetnosti. Na primjer, moj rad inspiriran je kirigamijem, manje poznatim rođakom sklopivog umijeća origamija. Možda ste čak i kao dijete radili kirigami, savijajući se i režući kako biste napravili papirnate pahulje. Materijali nadahnuti ovim umjetnostima mogu se upotrijebiti za poboljšavanje pametne odjeće, izgradnju zavojljivih pametnih telefona i olakšavanje protetike.
Rezanje papira
Riječ kirigami je engleski naziv za umjetnost rezanja papira. Arheolozi kažu da se kirigami mogu pratiti prije 17. stoljeća u Japanu. Još je uvijek popularna narodna umjetnost u azijskim zemljama gdje ljudi prave kirigami kako bi proslavili lunarnu novu godinu, novorođenčad, brak i druge značajne događaje.
Kirigami obično započinju presavijenom bazom od papira, koja je izrezana, raspletena i spljoštena kako bi se napravilo završno umjetničko djelo. Zamršeni uzorci stvaraju predivna umjetnička djela koja se temelje na matematičkim i dizajnerskim principima koji mogu promijeniti mehaničko ponašanje materijala koji se siječe. Na primjer, određeni uzorak može papir učiniti jačim ili rastezljivijim.
Ovaj dječji zanat primjer je drevne umjetnosti kirigami. (IlexSythe) Inženjerska ideja
Baš kao što stručnjaci kirigami režu i previjaju papir, inženjeri mogu rezati i savijati materijale koji zauzvrat mogu biti ugrađeni u elektroničke uređaje.
Nedavne inovacije energetski učinkovite elektronike stvorile su prijenosne elektroničke uređaje, visoko performansni papir s elektronskim tintom, umjetnu elektroničku kožu i pametne tkanine. No, mnoge od tih kreacija, dijelom, ovise o tradicionalno tiskanim pločama koje su obično napravljene od silicija i metala. Tvrdi su i krhki - ne odgovaraju baš ljudskom tijelu. Ljudi trebaju odjeću i papir i predmete koji mogu podnijeti zavoje i obline.
Istraživačka zajednica, kao i tehnološke i odjevne tvrtke, nestrpljive su da elektroničke uređaje učine što fleksibilnijima i fleksibilnijima. Trik je u tome da fleksibilnost ovih naprava ne ograničava njihovu sposobnost upravljanja električnom energijom.
Okrenuti se elektronici
Nedavno je moja istraživačka skupina na Sveučilištu u Buffalou izradila novi elektronski uređaj inspiriran kirigama. Napravljen od samostalno sastavljenih polimera i nanovodiča, uređaj je širok centimetar. Samo se moglo malo rastezati - na samo 1, 06 centimetara. Ali kad se reže laserom u uzorku nadahnutom kirigamijem, isti se uređaj može protezati i do 20 centimetara, što je 2.000 posto veće od svog neopterećenog oblika. Urođena elastičnost materijala pomaže, no obrazac i orijentacija posjekotina glavni su čimbenik u načinu deformiranja uređaja.
Štoviše, rezanjem je uređaj učinio 3000 puta veću električnu energiju, što znači da elektronika može brže raditi ili trebati manje vremena za punjenje.
Uređaj prije istezanja (Doug Levere / University of Buffalo) Postoje mnogi drugi istraživači elektronike nadahnuti kirigama. Kako naše grupe i drugi usavršavaju ove vrste materijala, oni se s vremenom mogu ugraditi u elektroničku kožu - sličnu privremenim tetovažama - kako bi se poboljšao osjećaj protetike i robota. Bolnice mogu koristiti i flastere putem e-kože za bežično praćenje vitalnih znakova pacijenata, zamjenjujući one dosadne žice koje se mogu zapetljati ili sprečavati ljude da spavaju dok se odmaraju u krevetu.
Napredna elektronika također je ključna za Samsungove planove izdavanja pametnog pametnog telefona. A one bi mogle biti središnje mjesto za pametnu odjeću, industriju za koju analitičari smatraju da bi do 2024. godine trebala izdvojiti četiri milijarde američkih dolara. Zahvaljujući umjetničkim inovacijama prije stotina godina, odjeća i zavoji možda će jednog dana moći pomoći sportašima da povećaju performanse, prate zdravlje ljudi s kroničnim bolestima, a vojnicima i hitnim radnicima daju važne informacije o sebi i onima koji su u njihovoj skrbi.
Ovaj je članak prvotno objavljen u časopisu The Conversation.
Shenqiang Ren, profesor strojarstva na Sveučilištu u Buffalo, Državno sveučilište u New Yorku
