Invenzioni

Fogli che mutano in qualsiasi forma

Fogli che mutano in qualsiasi forma

La struttura matematica trasforma qualsiasi foglio di materiale in qualsiasi forma usando i tagli di kirigami.

I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno sviluppato un quadro matematico in grado di trasformare qualsiasi foglio di materiale in qualsivoglia forma prescritta, ispirato al kirigami (dal giapponese, kiri, che significa tagliare e kami, che significa carta).

A differenza del suo più noto origami, che utilizza le pieghe per modellare la carta, il kirigami si basa su un modello di tagli in un foglio di carta piatto per cambiare la sua flessibilità e consentirgli di trasformarsi in forme 3D. Gli artisti hanno usato a lungo questa forma d'arte per creare di tutto, dalle carte pop-up a castelli e draghi. La ricerca è pubblicata su Nature Materials. (1)

“Abbiamo chiesto se è possibile scoprire i principi matematici alla base del kirigami e utilizzarli per creare algoritmi che ci consentirebbero di progettare il numero, la dimensione e l'orientamento dei tagli in un foglio piatto in modo che possa trasformarsi in qualsiasi forma”, ha affermato il dottor Lakshminarayanan Mahadevan, (2) professore di matematica applicata, fisica e biologia organica ed evoluzionistica di Valpine, autore senior del documento.

Gary P. T. Choi, (3) uno studente laureato presso la SEAS e primo autore del documento, spiega: “in particolare, se ci viene data una forma generale in due o tre dimensioni, come dovremmo progettare i modelli di taglio in una forma di riferimento in modo da poterla distribuire alla forma finale in un movimento? In questo lavoro, risolviamo quel problema identificando i vincoli che devono essere soddisfatti per ottenere questo modello di taglio, utilizzare un approccio di ottimizzazione numerica per determinare i modelli e quindi verificarlo sperimentalmente.”

Sensori wireless per monitorare la nostra salute

Sensori wireless per monitorare la nostra salute

I sensori che abbracciano la pelle tengono traccia degli indicatori di salute e utilizzano un nuovo tipo di RFID per trasmettere i segnali ai ricevitori agganciati agli indumenti.

Ingegneri di Stanford hanno sviluppato un modo per rilevare segnali fisiologici provenienti dalla pelle con sensori che si attaccano come cerotti e trasmettono letture wireless a un ricevitore attaccato agli indumenti. Per dimostrare questa tecnologia indossabile, i ricercatori hanno attaccato i sensori al polso e all'addome per monitorare il polso e la respirazione della persona, rilevando come la sua pelle si rilassava e si contraeva con ogni battito cardiaco o respiro. Allo stesso modo, gli adesivi sui gomiti e sulle ginocchia della persona tracciavano i movimenti del braccio e delle gambe misurando la contrazione o il rilassamento della pelle ogni volta che il muscolo corrispondente si fletteva.

La dottoressa Zhenan Bao, (1) la professoressa di ingegneria chimica il cui laboratorio ha descritto il sistema in un articolo di Nature Electronics, (2) pensa che questa tecnologia indossabile, battezzata con il nome di BodyNet, sarà prima utilizzata in contesti medici come il monitoraggio di pazienti con disturbi del sonno o condizioni cardiache. Il suo laboratorio sta già cercando di sviluppare nuovi adesivi per rilevare il sudore e altre secrezioni per tenere traccia di variabili come la temperatura corporea e lo stress. Il suo obiettivo finale è quello di creare una serie di sensori wireless che si attacchino alla pelle e lavorino in combinazione con abbigliamento intelligente per tracciare in modo più accurato una più ampia varietà di indicatori di salute rispetto agli smartphone o agli orologi che i consumatori utilizzano oggi.

Una tecnologia identifica le malattie delle piante

Una tecnologia identifica le malattie delle piante

I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato una tecnologia portatile che consente agli agricoltori di identificare le malattie delle piante sul campo.

Il dispositivo portatile, che è collegato a uno smartphone, funziona campionando i composti organici volatili presenti nell'aria (COVs) rilasciati dalle piante attraverso le loro foglie.

Il dottor Qingshan Wei, (1) assistente professore di ingegneria chimica, biomolecolare, corrispondente autore di un documento sull'opera scientifica, membro di facoltà del gruppo Emerging Plant Disease e Global Food Security dello stato della North Carolina, spiega: "tutte le piante rilasciano VOCs (Volatile Organic Compounds - Composti Organici Volatili) (2) mentre respirano, ma il tipo e la concentrazione di tali VOCs cambiano quando una pianta è malata. Ogni malattia ha il suo profilo distintivo dei VOCs. Quindi, misurando il tipo e la concentrazione di VOCs rilasciati dalla pianta, è possibile determinare se una pianta è malata e - se è malata - quale malattia ha. Il nostro contributo in questo ambito è la creazione di un dispositivo che può essere collegato a uno smartphone e utilizzato per effettuare rapidamente le misurazioni dei VOCs sul campo.

Le attuali tecniche di identificazione delle malattie si basano su esami molecolari, che richiedono ore per essere eseguiti e, soprattutto, devono essere eseguite in laboratorio. Trasportare un campione in laboratorio, dove il campione potrebbe dover attendere per essere testato, può ritardare l'identificazione della malattia di giorni o settimane.

La professoressa Jean Ristaino, William Neal Reynolds, (3) distinta insegnante di patologia vegetale presso lo stato della North Carolina, coautore dello studio e direttore del cluster, afferma: “la nostra tecnologia aiuterà gli agricoltori a identificare le malattie più rapidamente, in modo che possano limitare la diffusione della patologia e il relativo danno alle colture. Ora siamo pronti per ampliare la tecnologia.”

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