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Directed Shape Morphing Using Kirigami-Enhanced Thermoplastics

delete2026-04-14
delete0
PRE
AI
M
Mrunmayi Mungekar
S
Sanjith Menon
M
M. Ravi Shankar *
M
Mohammad Khalid Jawed *
DOI:10.1002/adem.202502378delete
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摘要

摘要

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通过编程设计将平面片材转变为3D结构通常需要特殊材料、复杂制造工艺或精确控制的刺激。我们提出了一种简单易行的方法,仅使用均匀加热和常见工具(如烤箱和剪刀)即可自主将平面塑料片材转变为复杂3D结构。该方法结合了热收缩热塑性塑料与针对目标3D形状定制的 kirigami 图案,创建双层复合材料,使其能够转变为多种复杂结构,例如碗、金字塔,甚至定制的符合人体工程学表面(如鼠标盖)。关键在于,该转变由低信息刺激(均匀加热)驱动,但通过编程几何设计产生高度复杂的形状。通过有限元模拟确认的形变行为源于收缩热塑性塑料层与约束 kirigami 层之间的应变不匹配。通过将材料组成与力学响应解耦,该方法避免了详细的过程控制,并能够实现一类广泛的自主形变结构,为适应性设计和可扩展制造提供了一个多功能平台。
Keyword:
bilayer composites
KirigamiPowered
shape morphing

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Advanced Engineering Materials
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3.3
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