Японская техника резьбы по бумаге была использована международной группой ученых при создании нового типа антенн. Объединение традиционного ручного мастерства и современных технологий предоставило возможности для прогресса в различных научных направлениях.
Киригами представляет собой искусство изготовления объемных конструкций из бумаги, основанное исключительно на сгибании и вырезании. Первоначально эту технологию использовали для декорирования императорских резиденций и театров, создавая изящные фигуры и узоры.
Изначально техники бумажного моделирования нашли применение в оформлении подарков, открыток и детских книг-панорам. В настоящее время принципы киригами востребованы в различных областях науки, таких как медицина, робототехника и электроника.
Японский метод послужил вдохновением для специалистов из Дрексельского университета (США) и Университета Британской Колумбии (Канада). Вместо использования бумажных листов, исследователи применили ацетатные пленки, покрытые электропроводящим материалом – максеном (слоистым соединением, созданным на основе карбидов или нитридов переходных металлов). На эти подложки была нанесена цепочка из 19 разделенных кольцевых резонаторов, после чего были сделаны необходимые разрезы, что позволило получить гибкую трехмерную структуру.
Искажение, то есть вытягивание модели за пределы границ, вызывало выход квадратных резонаторных антенн из двухмерного пространства, что меняло частоту передачи сигналов в диапазоне от двух до 12 гигагерц. Матрица, содержащая более крупные вырезы киригами и тонкие проводники из наноматериала, демонстрировала повышенную чувствительность к механическим воздействиям, что приводило к нестабильным и невоспроизводимым результатам.
На возможность перенастройки микроволновых антенн под воздействием напряжения в значительной степени влияет размер вырезаемого рисунка, как продемонстрировал эксперимент.
Авторы полагают, что разработанная технология может найти применение в области мягкой робототехники, используемой для создания гибких, адаптивных и безопасных для человека роботов, а также в радиоэлектронике и при реализации космических миссий. Использование тонких и легких конструкций, основанных на наноматериалах, позволит осуществлять управление распространением электромагнитных волн путем изменения электрических и магнитных характеристик поверхности.
Результаты работы ученые описали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.