处理完成 综述:纳米膜上的折纸术和剪纸术:设计、制造和应用

【字体: 时间:2025年09月23日 来源:Advanced Materials 26.8

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  本文综述了折纸术和剪纸术在纳米膜上的设计、制造和应用进展。这些不受尺度限制的制造技术被应用于纳米膜,实现了传统方法难以达到的可重构微纳结构。文章讨论了纳米膜上折痕和切割图案的基本设计理论及其在扭转和弯曲等大变形下的机械响应,总结了包括图案化、分离和转移印刷在内的微制造方法,并重点介绍了其在光电子学、微/纳机器人和超材料等领域的应用。

  

纳米膜上的折纸术和剪纸术:设计、制造和应用

摘要部分详细阐述了折纸术(Origami)和剪纸术(Kirigami)作为传统艺术形式,通过设计折痕和切割将平面材料转化为复杂的三维结构,已在多个工程领域激发了广泛的应用。这些不受尺度限制的制造技术(scale-independent fabrication techniques)已被成功应用于纳米膜(nanomembranes),使得构建传统方法难以实现的可重构微纳结构成为可能。

文章深入探讨了纳米膜上折痕和切割图案的基本设计理论,以及它们在大变形条件下(如扭转和弯曲)相应的机械响应。同时,文中还讨论了驱动机制(actuation mechanisms),这些机制促进了从二维图案向三维结构的转变过程。

在制造方法方面,文章总结了近期发展的微制造技术,包括纳米膜的图案化(patterning)、分离(detachment)和转移印刷(transfer printing)等关键技术。

在应用领域,文章重点展示了基于纳米膜的折纸术和剪纸术设备在光电子学(optoelectronics)、微/纳机器人(micro/nanorobots)和超材料(metamaterials)等方面的应用,这些应用充分利用了可重构复杂三维微结构的优势。

此外,文章还识别出了该领域面临的关键挑战,并提出了未来的研究方向,旨在进一步将折纸术和剪纸术原理整合到纳米膜工程中。本综述旨在为研究人员提供全面的参考,促进这一新兴跨学科领域的进一步创新和应用。

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