Киригами поможет разработать радиоантенны из наночастиц для использования в космосе.

Киригами — это искусство создания объемных объектов из бумаги исключительно с помощью сгибания и разрезания. Изначально эта техника использовалась для украшения императорских дворцов и театров изящными фигурами и узорами.

С течением времени элементы бумажного моделирования начали использоваться для оформления подарков, открыток и в издании детских книг-панорам. Сегодня принципы киригами активно применяются в различных областях науки — медицине, робототехнике и электронике.

Исследователи из Дрексельского университета (США) и Университета Британской Колумбии (Канада) также черпали вдохновение в японском методе. Вместо традиционных бумажных листов они использовали ацетатные, которые покрыли электропроводящим составом максена (слоистый материал на основе карбидов или нитридов переходных металлов). На подложку была нанесена цепочка из 19 расщепленных кольцевых резонаторов, после чего были сделаны необходимые разрезы, что позволило создать гибкую 3D-конструкцию.

Деформация модели, или растягивание за края, заставляло квадратные резонаторные антенны выдвигаться из 2D-плоскости, что изменяло частоту передачи сигналов в диапазоне от двух до 12 гигагерц. При этом матрица с более длинными вырезами киригами и тонкими дорожками наноматериала оказалась более чувствительной к механическим воздействиям, что приводило к непостоянным и невоспроизводимым результатам.

Эксперимент продемонстрировал, что размеры вырезаемого рисунка напрямую влияют на возможность перенастройки микроволновых антенн при воздействии напряжения.

Авторы разработки полагают, что у нее есть потенциал для применения в области мягкой робототехники (при создании гибких, адаптивных и безопасных для людей роботов), радиоэлектроники и в проведении космических миссий. Тонкие и легкие структуры на основе наноматериалов позволят контролировать распространение электромагнитных волн за счет изменения электрических и магнитных свойств поверхности.

Результаты исследования были опубликованы в статье, размещенной в журнале Nature Communications.