Các kỹ sư tại Đại học RMIT đã thiết kế một hệ thống kết cấu ống sáng tạo có thể đóng gói phẳng để vận chuyển dễ dàng hơn và bật lên thành vật liệu xây dựng chắc chắn. Bước đột phá này có thể thực hiện được nhờ hệ thống tự khóa lấy cảm hứng từ origami nếp gấp cong—một kỹ thuật sử dụng các đường gấp cong trong gấp giấy.
Các nhà nghiên cứu chính là Tiến sĩ Jeff (Ting-Uei) Lee và Giáo sư danh dự Mike (Yi Min) Xie cho biết tre, với cấu trúc bên trong cung cấp khả năng gia cố tự nhiên, đã truyền cảm hứng cho thiết kế ống này.
"Hệ thống tự khóa này là kết quả của thiết kế hình học thông minh", Lee, đến từ Khoa Kỹ thuật của RMIT, cho biết. "Phát minh của chúng tôi phù hợp để sử dụng trên quy mô lớn—một tấm pin chỉ nặng 1,3 kg, được làm từ nhiều ống có thể dễ dàng chịu được một người nặng 75 kg".
Ống phẳng hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khoa học và kỹ thuật, chẳng hạn như trong các thiết bị y sinh, cấu trúc hàng không vũ trụ, robot và xây dựng dân dụng, bao gồm cả các tòa nhà bật lên như một phần của nỗ lực phục hồi sau thảm họa.
Hệ thống mới giúp các ống này lắp ráp nhanh hơn và dễ dàng hơn, có khả năng tự động chuyển sang trạng thái tự khóa chắc chắn.
Nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia . Những người đóng góp khác cho công trình này bao gồm Tiến sĩ Hongjia Lu, Jiaming Ma và Ngoc San Ha từ Khoa Kỹ thuật của RMIT và Phó Giáo sư Joseph Gattas từ Đại học Queensland.
Hệ thống mới lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami biến ống phẳng thành vật liệu xây dựng chắc chắn. Tín dụng: Will Wright, Đại học RMIT
Xie, đến từ Trường Kỹ thuật, cho biết: "Nghiên cứu của chúng tôi không chỉ mở ra những khả năng mới cho các thiết kế kết cấu sáng tạo và đa chức năng mà còn có thể cải thiện đáng kể các hệ thống triển khai hiện có".
"Ví dụ, khi NASA triển khai các mảng năng lượng mặt trời, các cần trục được sử dụng là các ống được đóng phẳng trước khi được mở ra trong không gian", Lee cho biết. "Tuy nhiên, các ống này rỗng, vì vậy chúng có khả năng bị biến dạng dưới một số lực nhất định trong không gian. Với thiết kế mới của chúng tôi, các cần trục này có thể là một cấu trúc chắc chắn hơn".
Xie giải thích rằng thuật toán thông minh của họ cho phép kiểm soát cách cấu trúc hoạt động dưới tác động của lực bằng cách thay đổi hướng của ống.
"Với sự đổi mới lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami của chúng tôi, các ống dạng phẳng không chỉ dễ vận chuyển mà còn đủ chắc chắn để chịu được các lực bên ngoài khi sử dụng", Xie cho biết. "Ống cũng tự khóa, nghĩa là hình dạng chắc chắn của nó được khóa chặt tại chỗ mà không cần thêm cơ chế hoặc sự can thiệp của con người".
Các bước tiếp theo
Nhóm sẽ tiếp tục cải tiến thiết kế và khám phá những khả năng mới để phát triển nó.
"Chúng tôi muốn mở rộng tính năng tự khóa sang các hình dạng ống khác nhau và thử nghiệm cách các ống hoạt động dưới nhiều lực khác nhau, chẳng hạn như uốn cong và xoắn", Lee cho biết. "Chúng tôi cũng đang khám phá các vật liệu và phương pháp sản xuất mới để tạo ra các ống nhỏ hơn, chính xác hơn".
Nhóm nghiên cứu đang phát triển các ống có thể tự triển khai cho nhiều ứng dụng khác nhau mà không cần nhiều nỗ lực thủ công.
"Chúng tôi có kế hoạch cải thiện thuật toán thông minh của mình để làm cho các ống thích ứng hơn và hiệu quả hơn với nhiều tình huống thực tế khác nhau", Xie cho biết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
