Umbral de transición diseño-material del kirigami de cinta

optimización del diseño Umbral de transición diseño-material (DMT) A B S T R A C T El patrón de kirigami de cinta ha atraído una atención significativa en la última década debido a sus interesantes propiedades geométricas y mecánicas, como la elongación extrema y alta ductilidad, lo que lo convierte en una opción viable para diversas aplicaciones, como el desarrollo de dispositivos médicos y electrónica flexible. A pesar de las prometedoras perspectivas de este tipo de estructura transformable, su mecanismo de deformación y sensibilidad a las propiedades del material y parámetros geométricos han permanecido en gran medida inexplorados. Aquí tomamos un enfoque computacional para estudiar el proceso de deformación y la ductilidad de una metasestructura típica de kirigami de cinta. Con este fin, el proceso de deformación se divide en varias etapas. Demostramos la existencia de un cierto umbral del proceso en el que el comportamiento de deformación comienza a estar dominado por las propiedades del material constitutivo, después de las etapas iniciales dominadas por el diseño geométrico. Este punto de inflexión, llamado umbral de transición diseño-material (DMT), determina un límite clave en la capacidad de deformación de tales metastructuras para aplicaciones prácticas. Basado en el mecanismo de deformación introducido, se deriva un modelo de predicción de elongación para la metastructura, seguido de la realización de experimentos para validar la precisión del modelo. Además, se utiliza un algoritmo genético y un método de punto interior para desarrollar un algoritmo eficiente para la optimización de los parámetros geométricos del patrón de kirigami. Anticipamos que los hallazgos de este estudio abren un camino hacia la ingeniería de patrones funcionales de kirigami para el diseño y fabricación de estructuras altamente dúctiles que cambian de forma.