Kirigami e campi magnetici per spostare oggetti senza toccarli
Ingegneri americani impiegano la tecnica d'intaglio orientale per migliorare le prestazioni di metasheet magnetici nella manipolazione di oggetti
Il kirigami (切り紙) è una tecnica orientale di intaglio e piegatura della carta atta ad ottenere forme tridimensionali, considerata una variante del più famoso origami (折り紙), che invece tradizionalmente non ammette tagli (per chi come me ama il giapponese, la differenza è evidente già dal nome: kiri significa taglio e ori piegatura, mentre gami/kami è la carta).
Ora, come avrete capito dal titolo, questo è un articolo scientifico, quindi che c’entra una pratica artistica? La risposta è che, nonostante quanto si creda comunemente, scienza e arte a volte vanno a braccetto.
Ciò è particolarmente vero per la scienza dei materiali e, nel caso in oggetto, per i cosiddetti metasheet, fogli (tecnicamente polimeri) flessibili che contengono microparticelle magnetiche e che risultano quindi manipolabili tramite campi magnetici.
Un gruppo di ingegneri della North Carolina State University ha infatti usato su di essi la tecnica del kirigami per farli “avanzare di livello”, ottenendo uno strumento perfettamente controllabile a distanza e in grado di spostare oggetti senza toccarli.
Metasheet magnetici e kirigami
Per il loro esperimento, il primo autore dello studio Yinding Chi e colleghi hanno creato il metasheet di cui sopra, lo hanno intagliato e ne hanno attaccato i bordi esterni a una cornice rigida; sotto di esso hanno quindi generato un campo magnetico, muovendo il quale è possibile fare in modo che sezioni del foglio si rigonfino o, al contrario, sprofondino.
Con questo allestimento sono riusciti a far sì che la superficie del metasheet si comportasse come un’onda che si solleva o precipita, controllando la direzione e la forza del campo magnetico; tale onda a sua volta è in grado di trasportare con sé vari oggetti, sia liquidi che solidi, fino a 40 volte più pesanti del foglio stesso.
Il valore dell’uso del kirigami si è dimostrato subito evidente nel migliorare la flessibilità del materiale, senza per questo pregiudicarne la rigidità strutturale: i ricercatori parlano di un’altezza dell’onda doppia, di una curvatura una volta e mezzo più larga e di una rigidità aumentata di sette volte rispetto a metasheet non intagliati!
Come se non bastasse, il foglio ha risposto in maniera estremamente rapida alle variazioni del campo magnetico, con tempi anche dell’ordine di un paio di millisecondi.
Impieghi presenti e futuri
Tutto molto bello e anche utile: con il setup di cui sopra, infatti, si possono sollevare e spostare oggetti di varie forme e dimensioni, non magnetici, fragili, gelatinosi o liquidi, soprattutto in spazi ristretti dove non è possibile impiegare bracci robotici e simili.
Insomma, il potenziale di impiego nel campo della cosiddetta soft robotics e nell’industria manifatturiera è evidente, ma il gruppo pensa già al prossimo passo: ridurre la scala applicativa, in modo da consentire la manipolazione di oggetti più piccoli o volumi inferiori di liquidi.
Infine, ma non meno importante per un videogiocatore come me, Chi e colleghi si dicono anche interessati a esplorare possibili impieghi della loro tecnologia nelle interfacce aptiche, che hanno applicazioni nel settore della realtà virtuale, oltre che in quello dell’accessibilità.