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Self-Foldable Origami-Architected Metamaterials

Description du projet

Une architecture inspirée de l’origami pour améliorer les fonctionnalités des métamatériaux

Les progrès technologiques, combinés aux défis environnementaux croissants, exigent le développement de stratégies de conception avancées pour améliorer les fonctionnalités des matériaux. Le projet S-FOAM, financé par le CER, entend intégrer les capacités d’origami et de kirigami dans des structures cellulaires architecturées. Les métamatériaux envisagés incluront une combinaison d’attributs tels que la multistabilité, l’anisotropie, la frustration géométrique, le contrôle de la déformation localisée et la perte d’ellipticité contrôlée. Ces attributs faciliteront la réalisation de fonctionnalités telles que l’auto-pliage et la transformation de la forme, déclenchés par des stimuli externes. Le projet s’appuiera sur la mécanique des solides, les principes d’analyse structurelle, des simulations numériques et des outils expérimentaux afin de développer des modèles pour une conception optimale de métamatériaux en treillis d’origami et de kirigami. Ces métamatériaux trouveront des applications dans la robotique molle et les dispositifs portables.

Objectif

Technological progress and increasingly environmental-related problems call for new cutting-edge design strategies to improve materials’ functionalities. The S-FOAM's challenge is to breakthrough metamaterial design by implanting origami/kirigami capabilities within architected cellular structures at different scales, thus bringing metamaterials to unprecedented mechanical performance.
The resulting metamaterials will combine multistability, anisotropy, geometrical frustration, control of localized deformation, and ellipticity loss to achieve a new capability: self-foldability and shape-morphing induced by external stimuli.
Unlike what happens in currently available origami, the location of the creases is not a priori imposed, but self-guided by ellipticity loss, occurring in the homogenized material, equivalent to the kirigami/origami, and self-controlled by embedding within the microstructure topological point and line defects. This introduces an unexplored field of research in which a material element will become able to mechanically react to actions from the surroundings through a direct change in its shape, thus reaching a configuration that optimizes its stiffness, strength, toughness, and, in a word, its environmental resilience.
The research project S-FOAM will develop modelling based on the mechanics of solids and structures, numerical simulations, and experimental tools for the optimal design of origami/kirigami-lattice metamaterials.
Applications are envisaged in soft robotics where grippers grasp and manipulate objects without damaging them, and in wearable devices where materials gently adapt to humans’ movements. Moreover, the design principle provided by S-FOAM is of great interest in developing adaptive medical devices and in maximizing solar power intake through flexible PVs integrated into metamaterials capable of changing shape depending on the sun motion.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRENTO
Contribution nette de l'UE
€ 1 930 096,00
Adresse
VIA CALEPINA 14
38122 Trento
Italie
Région
Nord-Est Provincia Autonoma di Trento Trento
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 930 096,00

Bénéficiaires (1)