Papel dobrado suporta 14.000 vezes o próprio peso

A estrutura (à esquerda, embaixo) suportou sete cópias de um livro, pesando 2,2 kg cada um.
[Imagem: Randall Kamien/Xinyu Wang et al. - 10.1103/PhysRevX.10.011013]

Móveis e barracas sem ferramentas

As artes japonesas de dobradura e corte de papel estão começando a produzir muito mais do que delicadas obras de arte: estão mostrando como criar estruturas que suportam quantidades incríveis de peso.

Embora as duas técnicas já estejam sendo largamente utilizadas em áreas como a robótica e novos materiais, a expectativa agora é que se possa usar materiais muito leves para criar estruturas ultrafortes.

Uma aplicação possível poderia ser a construção de estruturas baratas, leves e implantáveis, como tendas de abrigo temporárias fortes e duráveis, mas que também possam ser facilmente montadas e desmontadas.

A equipe já está testando o conceito na fabricação de móveis, que possam ser transportados de forma plana e montados em casa, sem a necessidade de chaves e parafusos.

Mistura de origami e kirigami

A inovação surgiu da mesclagem das técnicas de dobradura - origami (ori: dobrar; kami: papel) - e de corte - kirigami (kiri: cortar).

Xinyu Wang, da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, fundiu as técnicas ao criar pirâmides de kirigami sem cortar as bordas do papel, deixando as estruturas na folha original. A seguir, foi só usar o restante da folha como se fosse um origami, montando outros kirigamis sem destacá-los e sem precisar usar adesivos.

Embora uma pirâmide só não seja muito forte, quando várias delas foram criadas em uma matriz repetitiva, a força que conseguiram suportar foi muito além das expectativas: a estrutura geométrica suportou 14.000 vezes seu próprio peso.


Cada pirâmide é suportada por abas vizinhas (mostradas em azul) que trabalham juntas para manter a estrutura no lugar, sem fita ou adesivo.
[Imagem: Erica Brockmeier]

O design triangular inclinado mostrou-se mais forte quando as abas de cada pirâmide são mantidas intactas e não coladas, sendo inclusive mais fortes do que o mesmo design com paredes verticais, com estruturas em forma de cubo.

Isso porque, com as paredes angulares dos triângulos, qualquer força aplicada ao topo pode ser traduzida em compressão horizontal no centro da figura. Já com as laterais verticais de um cubo, não há como transformar uma força descendente em uma força lateral sem dobrar o papel.

A equipe testou a arquitetura em papel, cobre e plástico, mostrando o potencial para criar materiais e estruturais fáceis de montar e extremamente fortes.

Bibliografia:

Artigo: Keeping It Together: Interleaved Kirigami Extension Assembly
Autores: Xinyu Wang, Simon D. Guest, Randall D. Kamien
Revista: Physical Review X
Vol.: 10, 011013
DOI: 10.1103/PhysRevX.10.011013

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA