Tổ ong origami tự gấp mở đường cho bao bì bảo vệ bền vững

Tổ ong origami tự gấp mở đường cho bao bì bảo vệ bền vững

    Tổ ong origami tự gấp mở đường cho bao bì bảo vệ bền vững
    bởi Viện Công nghệ Shibaura

    Self-folding origami honeycombs pave the way to sustainable protective packaging
    Trong một nghiên cứu được công bố gần đây, các nhà nghiên cứu từ SIT, Nhật Bản, đã phát triển một phương pháp tiết kiệm chi phí để tạo ra các tờ giấy có thể tự gấp lại mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người vào các cấu trúc tổ ong với các đặc tính cơ học và cấu trúc tuyệt vời. Tín dụng: Hiroki Shigemune từ SIT, Nhật Bản
    Origami, hành động gấp các tấm vật liệu phẳng thành các hình dạng 3D phức tạp, đã vượt ra khỏi nguồn gốc nghệ thuật và nghi lễ ban đầu của nó và bước vào lĩnh vực kỹ thuật. Nhờ chi phí thấp và quy trình chế tạo đơn giản, các cấu trúc và vật liệu dựa trên origami đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm y sinh, đóng gói, tàu vũ trụ và nông nghiệp.

    Một trong những khía cạnh khó khăn nhất của việc sử dụng origami trong các ứng dụng thực tế là tìm ra cách tiện lợi, tiết kiệm chi phí để gấp các tấm vật liệu thành hình dạng mong muốn. Quá trình gấp có thể đặc biệt khó khăn đối với các cấu trúc origami có kích thước rất nhỏ hoặc rất lớn. Theo đó, các nhà khoa học đã tích cực cố gắng tìm ra những cách mới để tạo ra các cấu trúc origami tự gấp tương thích với ứng dụng mục tiêu của họ.

    Trong một nghiên cứu gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Shibaura (SIT), Nhật Bản, đã trình diễn một phương pháp đầy hứa hẹn để dễ dàng chế tạo các cấu trúc tổ ong origami tự gấp (SHS). Như đã giải thích trong bài báo đăng trên tạp chí Vật liệu & Thiết kế, cấu trúc tổ ong tạo ra vật liệu đóng gói bảo vệ tuyệt vời do nhiều đặc tính hấp dẫn, bao gồm trọng lượng thấp, độ xốp cao, cách nhiệt và hấp thụ sốc cơ học tuyệt vời.

    Được thúc đẩy bởi điều này, nhóm đã phát triển một quy trình chi phí thấp để sản xuất SHS không sử dụng gì ngoài máy cắt giấy và một máy in phun tiêu chuẩn. Nghiên cứu được dẫn đầu bởi Phó Giáo sư Hiroki Shigemune và đồng tác giả của Giáo sư Naoki Hosoya và học viên cao học Daichi Naritomi, tất cả đều đến từ SIT, cũng như Giáo sư Shingo Maeda từ Học viện Công nghệ Tokyo. Bài báo đã được cung cấp trực tuyến vào ngày 16 tháng 9 năm 2022 và sẽ được xuất bản trong Tập 223 của tạp chí vào tháng 11 năm 2022.

    Chìa khóa của phương pháp mới lạ này để sản xuất SHS là tận dụng các tương tác hóa lý xảy ra giữa giấy và dung dịch in. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu cắt ra một lưới các hình chữ nhật trên một tờ giấy phẳng và sau đó sử dụng máy in phun để áp dụng giải pháp in theo một mô hình được sáng tạo cẩn thận; điều này dẫn đến các cấu trúc tổ ong tự gấp lại trong vài phút.

    Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc phân tích các thông số khác nhau của các mẫu cắt và in ảnh hưởng như thế nào đến các đặc tính cấu trúc và cơ học của sản phẩm cuối cùng. Sau khi tìm ra một tập hợp các thông số tối ưu, họ đã thử nghiệm hai cách bổ sung để cải thiện hơn nữa hiệu suất cơ học của SHS. Đầu tiên là xếp chồng nhiều lớp tổ ong lên nhau, điều này làm tăng đáng kể hiệu suất đệm của cấu trúc cuối cùng với những thay đổi không đáng kể về chiều cao của nó. Thứ hai là làm căng trước cấu trúc tổ ong, về cơ bản là tác dụng một lực nén mạnh một lần trước khi vật liệu được đưa vào sử dụng.

    Bằng cách "đột nhập" vật liệu theo cách này, chúng loại bỏ đỉnh lực nén xảy ra lần đầu tiên một SHS mới tinh được nén, có thể làm hỏng đối tượng được bảo vệ.

    Phương pháp tiếp cận được đề xuất để tạo SHS có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, như Phó giáo sư Shigemune giải thích qua một vài ví dụ: "Kỹ thuật của chúng tôi có thể được sử dụng để tạo vật liệu đệm được thiết kế riêng tại các trang trại dựa trên loại và thời gian thu hoạch của trái cây và rau quả. Ngoài ra, nó có thể được sử dụng để sản xuất thiết bị sơ tán, chẳng hạn như mũ bảo hiểm và giường, sử dụng SHS làm vật liệu cốt lõi. "


    Là một lựa chọn chi phí thấp để đóng gói dễ sản xuất hàng loạt và định cấu hình, cấu trúc origami tự gấp đại diện cho một cách tiếp cận đầy hứa hẹn để bảo vệ hàng hóa dễ vỡ, chẳng hạn như nông sản hoặc thiết bị điện tử. Tín dụng: Hiroki Shigemune từ SIT, Nhật Bản
    Một ưu điểm đáng chú ý khác của SHS là chúng được làm hoàn toàn từ giấy, một loại vật liệu chiếm ít không gian để lưu trữ và có thể được xử lý nhanh chóng với chi phí thấp. Cũng cần lưu ý rằng SHS nên được coi là công nghệ xanh vì chúng được làm từ vật liệu không độc hại, sử dụng rất ít năng lượng. “Công nghệ của chúng tôi đóng góp vào các mục tiêu phát triển bền vững vì nó cho phép chúng tôi bảo vệ các thành phần và rau quả dễ vỡ, giúp giảm thiểu tổn thất”, Phó giáo sư Shigemune nhận xét.

    Zalo
    Hotline