Setelah beberapa dekade elektronik berkembang dengan kecepatan yang memusingkan - dari komputer pribadi dan ponsel flip ke perangkat yang dapat dipakai, ponsel cerdas dan tablet - ada tanda-tanda terobosan teknologi sedang mandek. Misalnya, iPhone baru Anda sebenarnya tidak jauh berbeda dari yang sebelumnya. Dan komputer laptop hampir semua terlihat - dan bekerja - sama.
Insinyur membutuhkan inspirasi baru untuk inovasi. Salah satu sumber, percaya atau tidak, adalah seni kuno. Karya saya, misalnya, terinspirasi oleh kirigami, sepupu seni lipat origami yang kurang dikenal. Anda bahkan mungkin telah melakukan kirigami sebagai seorang anak, melipat dan memotong untuk membuat kepingan salju kertas. Bahan yang terinspirasi oleh seni ini dapat digunakan untuk meningkatkan pakaian pintar, membangun smartphone yang dapat ditekuk, dan membuat prosthetics lebih ringan.
Memotong kertas
Kata kirigami adalah nama bahasa Inggris untuk seni memotong kertas. Arkeolog mengatakan kirigami dapat ditelusuri kembali sebelum abad ke-17 di Jepang. Ini masih merupakan seni rakyat yang populer di negara-negara Asia, di mana orang membuat kirigami untuk merayakan tahun baru bulan, bayi yang baru lahir, pernikahan dan acara penting lainnya.
Biasanya, kirigami dimulai dengan dasar kertas yang dilipat, yang dipotong, dibuka dan diratakan untuk membuat karya seni terakhir. Pola rumit membuat karya seni yang indah berdasarkan matematika dan prinsip-prinsip desain yang dapat mengubah perilaku mekanik dari bahan yang sedang dipotong. Misalnya, pola tertentu dapat membuat kertas lebih kuat atau lebih elastis.
Kerajinan anak-anak ini adalah contoh seni kuno kirigami. (IlexSythe) Ide rekayasa
Sama seperti praktisi kirigami memotong dan melipat kertas, insinyur dapat memotong dan melipat materi yang pada gilirannya dapat dimasukkan ke dalam perangkat elektronik.
Inovasi terbaru dalam elektronik hemat energi telah menciptakan perangkat elektronik portabel, kertas tinta elektronik kinerja tinggi, kulit elektronik buatan, dan kain pintar. Tetapi banyak dari ciptaan ini bergantung, setidaknya sebagian, pada papan sirkuit cetak tradisional, yang biasanya terbuat dari silikon dan logam. Mereka keras dan rapuh - bukan pasangan yang cocok untuk tubuh manusia. Orang-orang membutuhkan pakaian dan kertas serta barang-barang yang dapat menangani lengkungan dan lekukan.
Komunitas riset, serta perusahaan teknologi dan pakaian, ingin membuat perangkat elektronik sefleksibel dan dapat ditekuk. Caranya adalah memastikan fleksibilitas gadget ini tidak membatasi kemampuan mereka untuk menangani listrik.
Beralih ke elektronik
Baru-baru ini, kelompok penelitian saya di University at Buffalo membuat perangkat elektronik yang diregangkan kirigami yang diilhami. Terbuat dari polimer rakitan dan kawat nano, perangkat ini selebar satu sentimeter. Sendiri itu bisa meregang sedikit - hanya 1, 06 sentimeter. Tetapi ketika dipotong dengan laser dalam pola yang terinspirasi oleh kirigami, perangkat yang sama dapat meregang hingga 20 sentimeter, 2.000 persen lebih besar dari bentuknya yang tidak terentang. Elastisitas bawaan bahan membantu, tetapi pola dan orientasi potongan adalah faktor utama dalam bagaimana perangkat mengalami deformasi.
Selain itu, pemotongan membuat perangkat 3.000 kali lebih konduktif listrik, yang berarti elektronik dapat berjalan lebih cepat, atau mengambil lebih sedikit waktu untuk mengisi daya.
Perangkat sebelum peregangan (Doug Levere / University at Buffalo) Ada banyak peneliti elektronik lainnya yang terinspirasi oleh kirigami. Ketika kelompok kami dan yang lainnya memperbaiki jenis-jenis bahan ini, mereka pada akhirnya dapat dimasukkan ke dalam kulit elektronik - seperti tato temporer - untuk meningkatkan rasa prosthetics dan robot. Rumah sakit juga dapat menggunakan tambalan e-skin untuk secara nirkabel memantau tanda-tanda vital pasien, menggantikan kabel-kabel yang mengganggu yang dapat membuat kusut atau mencegah orang tidur saat beristirahat di tempat tidur.
Peregangan elektronik juga merupakan kunci rencana Samsung untuk merilis smartphone yang dapat ditekuk. Dan mereka dapat menjadi pusat dari pakaian pintar, sebuah industri yang diproyeksikan oleh para analis dapat bernilai US $ 4 miliar pada tahun 2024. Berkat inovasi artistik ratusan tahun yang lalu, pakaian dan perban suatu hari nanti dapat membantu atlet memaksimalkan kinerja, memantau kesehatan para orang-orang dengan penyakit kronis, dan memberikan informasi penting kepada tentara dan pekerja darurat tentang diri mereka sendiri dan mereka yang berada dalam perawatan mereka.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Shenqiang Ren, Profesor Teknik Mesin, Universitas di Buffalo, Universitas Negeri New York
