御茶水大學的Tsuyoshi Okumura教授與磯部綠的研究生一起發現,“剪紙”結構的高延展性關鍵在於從面內變形到面外變形的過渡現象,以及它的物理原理。宣布用一個簡單的公式成功地表達了它。

剪紙是一種傳統工藝技術,通過在紙上切割各種圖案來實現各種形狀。近年來,利用剪紙的結構,電極、太陽能電池等各種工程應用在世界範圍內迅速發展。然而,澄清物理原理的研究幾乎沒有受到影響。

Okumura 等人正在研究與用於鋰離子電池等的多孔聚合物片材增韌相關的基礎技術,使用一種稱為印象派物理學的新技術,它可以簡單地捕捉複雜現象的本質。我也一直致力於研究剪紙的結構。

這次要注意保護酒瓶的紙質緩衝材料的剪紙圖案。 表示“裁紙”的柔軟度和“裁紙”從面內變形(保持二維平面狀態的變形)到面外變形(三維三維)我們成功地用一個簡單而優美的數學公式表達了轉換(突然變化)到(採用結構的轉換)的條件。雖然簡單,但與實驗數據具有良好的一致性,建立了彈性模量公式和過渡條件公式,特別是在面內變形情況下,精度極高。據說這些數學公式將成為應用和開發剪紙結構時的明確指導原則。

這次的成果是廣泛的,例如具有極強延展性的電極和太陽能電池、石墨烯片材(厚度為一個碳原子的片材)、在再生醫學領域引起關注的電池片材的應用以及醫療的支持者和運動,有望應用到該領域。

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