Morphing pasta and beyond.
Morphing pasta and beyond.
复制标题
DOI：
10.1126/sciadv.abf4098
复制
发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Yao L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tao Y;Lee YC;Liu H;Zhang X;Cui J;Mondoa C;Babaei M;Santillan J;Wang G;Luo D;Liu D;Yang H;Do Y;Sun L;Wang W;Zhang T;Yao L
平面面食表面设计有凹槽，煮熟后可以动态变形成三维形状。变形结构通常是利用结构的各向异性或成分的非均质性在平面上施加应力而设计的。在这里，我们确定了一种简单而通用的基于扩散的机制，以实现具有参数表面凹槽的结构的瞬态变形效应，这可以用单一材料实现，并使用低成本的制造方法（例如冲压，模压和铸造）制造。我们从定量实验和多物理场模拟中证明，参数化表面开槽可以引起暂时的异步膨胀或溶胀，并可以将平面物体转化为设计的三维形状。通过调整凹槽模式，我们可以实现零（例如螺旋）和非零（例如鞍形）高斯曲率几何。这种机制使我们能够展示可以提高某些食品生产过程效率的方法，并促进食品的可持续包装，例如，通过制造可以扁平包装的变形面食来减少包装中的空气空间。
Flat pasta with designed surface grooves can dynamically morph into three-dimensional shapes when boiled. Morphing structures are often engineered with stresses introduced into a flat sheet by leveraging structural anisotropy or compositional heterogeneity. Here, we identify a simple and universal diffusion-based mechanism to enable a transient morphing effect in structures with parametric surface grooves, which can be realized with a single material and fabricated using low-cost manufacturing methods (e.g., stamping, molding, and casting). We demonstrate from quantitative experiments and multiphysics simulations that parametric surface grooving can induce temporary asynchronous swelling or deswelling and can transform flat objects into designed, three-dimensional shapes. By tuning the grooving pattern, we can achieve both zero (e.g., helices) and nonzero (e.g., saddles) Gaussian curvature geometries. This mechanism allows us to demonstrate approaches that could improve the efficiency of certain food manufacturing processes and facilitate the sustainable packaging of food, for instance, by creating morphing pasta that can be flat-packed to reduce the air space in the packaging.
登录
查看更多内容
机械双稳态变形结构中的非线性几何效应
影响因子：
8.6
作者：
Chen, Zi;Guo, Qiaohang;Haataja, Mikko P.
通讯作者：
Haataja, Mikko P.
影响因子：
2
作者：
Elmehdi, H. M.;Scanlon, M. G.;Kovacs, M. I. P.
通讯作者：
Kovacs, M. I. P.
影响因子：
3.4
作者：
Liu, Ying;Boyles, Julie K.;Dickey, Michael D.
通讯作者：
Dickey, Michael D.
影响因子：
56.9
作者：
Armon, Shahaf;Efrati, Efi;Sharon, Eran
通讯作者：
Sharon, Eran
具有复杂且可控形状变形的水凝胶结构的3D打印
影响因子：
6.8
作者：
Ji, Zhongying;Yan, Changyou;Zhou, Feng
通讯作者：
Zhou, Feng