折り紙の回路基板を作る

DIYMagazineHands On2026年7月折り紙の回路基板を作る紙のような素材を折りたたむだけで電気的な配線を作成できますQi ZhangKening Zhu2026年6月24日5分読むQi Zhangは香港城市大学クリエイティブメディアスクールの博士課程学生です。Kening Zhuは香港城市大学クリエイティブメディアスクールの教授です。導電性インクに使われる液体金属を浸透させた素材を折りたたんで切断することで、モーターやライトに電力を供給できる導電経路を作成できます。James Provost紙片を曲げるだけで回路配線を作れるとしたら、何ができるでしょうか？現代技術と伝統工芸を橋渡しし、両方のスキルを学ぶ機会を提供するのはどうでしょうか。香港城市大学クリエイティブメディアスクールのMEI Labにおけるデジタルクラフトマンシップに関する学際的な研究の一環として、私たちは紙のような素材（技術的には「不織布」）に、導電性インクを作るために使用される液体金属を浸透させる方法を示す研究に出会いました。当初、浸透させた素材は非導電性でした。なぜなら、絶縁酸化層が形成され、微細な液体金属の液滴をカプセル化していたからです。しかし、形状化された金型を介して圧力を加えると、絶縁層が割れ、隣接する粒子が融合し、金型の形状で導電領域が作成されます。 私たちは二人とも、子供の頃に折り紙と切り紙（折り紙に似ていますが、折りたたみに加えて切断も許可されます）に触れました。私たちは同僚と共に、これらの伝統的な技術を新しい素材に適用して、金型の必要性をなくせるかどうかを検討しました。私たちの目標は、LEDやモーターなどの統合しやすい要素を含む、ハイブリッドペーパークラフト作品を制作者が作れるようにすることでした。 特に、ペーパークラフトオブジェクトを作成する段階と電気導体を追加する段階を組み合わせる可能性に興味がありました。これまでの電気化されたペーパークラフトオブジェクトを作成するアプローチは、接着銅テープのような別個の柔軟な導体を紙に追加することに依存していました。これは必要な労力を増加させ、導電性材料がオブジェクトの形状に適合するにつれて開回路を作成するリスクがあります。イソプロパノールとガリウムインジウム液体材料を使用して、ポリエステル55％、セルロース45％の紙のような素材に浸透させます。LEDやモーターなどの電子部品はマスキングテープで固定されます。James Provost 私たちの最初のステップは、曲げや切断だけの圧力で導電性配線を作成できるかどうかを確認することでした。私たちは大学の材料科学工学科を頻繁に訪れ、サンプルを作成し、その挙動を特性評価するための機器を借り受けました。折り曲げや切断に伴う圧力（2.5〜100メガパスカル）で導電性配線を作成できることをすぐに確認しました。また、紙の通常の取り扱いでは意図せず導電経路が作成されないことも確認しました。 浸透させた紙を作成する元の方法にいくつかの変更を加えました。例えば、紙をイソプロパノールと液体金属の混合物に浸す代わりに、エアブラシで混合物を紙にスプレーしました。これにより、堆積量を調整し、段ボールのステンシルを使用して一部の領域をマスクし、それらの領域での折り曲げや切断で不要な導電経路が作成されないようにすることができました。また、イソプロパノールと液体金属の比率も実験しました。 私たちは大学の材料科学工学科を頻繁に訪れました。 混合比率とエアブラシによる塗布量を最適化した後、切断された端で1センチあたり23.18オーム、折り曲げられた端で4.4オームの抵抗で確実に導電する素材が得られました。折り曲げられた端は、後で平らにしても導電性を維持し、紙の両面で導電性は同じです。紙と液体金属（多くのオンラインベンダーから入手可能）の合計コストは、10x10cmのピースを作成するために約1.80米ドルと推定されます。 次のステップは、電子部品を配線に取り付けることでした。接続をより柔軟にするために、LEDの硬いリード線をカットし、その切り株に導電性糸を接続しました。そして、マスキングテープで糸を固定しました。同様に、導電性糸を電源の端子に接続しました。 私たちの目標は、この素材を教育目的で使用することだったので、ペーパークラフトやエレクトロニクス初心者でも簡単に試せるようにする必要がありました。私たちはLiqMetCraftと名付けたツールキットを作成しました。これには、必要なすべての材料と、ユーザーがデザインを選択または作成し、物理的な構築に関するガイダンスを受け取ることができるブラウザベースのソフトウェアツールが含まれています。 LiqMetCraftの3つのバージョンを作成しました。最初のバージョンは中国のペーパークラフトに基づいており、紙片を扇状のセグメントに折りたたんでから切断して放射状に対称なデザインを作成します。ドーナツ型の浸透領域を持つ紙の円盤を提供し、未処理の領域がドーナツに隙間を作ります。ユーザーはソフトウェアでディスクを何回折りたいか指定し、潜在的なカットを描くことができ、展開されたディスクがどのように見えるか、およびLEDの配置方法に関するガイダンスを即座に受け取ることができます。私たちの紙サンプルを作成するために、イソプロパノールと液体金属を特定の比率で混合しながら、氷浴で冷却します。音波を使用して、液体金属が微細な液滴に分解されるようにします。次に、混合物をエアブラシで塗布し、ステンシルを使用して一部の領域が覆われないようにして、さまざまなペーパークラフトテンプレートを作成します。James Provost LiqMetCraftの2番目のバージョンは折り紙に基づいています。中央に境界線で隔てられた2つの導電領域を持つ長方形の紙片を提供しました。ソフトウェアツールは12の折り紙デザインのテンプレートと、折りたたみのステップバイステップの説明を提供しました。プロジェクトが完了したら、ユーザーはモーターなどのコンポーネントを折り目にテープで貼り付けることができます。 最後のバージョンは3Dペーパークラフトモデル作成をサポートしました。この場合、提供された最初の紙は、未処理の長方形の中央領域を持つ長方形でした。この紙を半分に切り、さらに半分をスペーサーで区切られたパターンにカットすることで、ユーザーはさまざまな自立型モデルを作成できます。ソフトウェアを使用すると、ユーザーは画面上にパターンを描き、カッティングマシンに浸透させた紙を切断するためのテンプレートを作成させることができます。 42人の参加者（3つのグループに均等に分かれて）に、異なるバージョンを試してもらいました。全員が使いやすいと感じ、一部の参加者が提供されたデザインを超えて独自の作品を作成したことに、私たちは非常に驚きました。 現在のプロセスの詳細については、CHI '26：Proceedings of the 2026 CHI Conference on Human Factors in Computing Systemsで公開されているLiqMetCraftの研究論文をご覧ください。将来的には、浸透溶液の異なる基材を試すこと、ポップアップブックのようなさらなるペーパークラフトの種類を探求することを計画しています。また、スイッチやポテンショメーターを素材から直接構築することで、入力だけでなく出力もサポートするために素材を使用する方法を開発することにも関心があります。伝統的なペーパークラフト作品がインタラクティブデバイスになることを想像してみてください！ この記事は2026年7月号に掲載されています。 あなたのサイトの記事から 折り紙ロボットが自分で折りたたまれ、クールなことをして、何も残らず消える - IEEE Spectrum › 折り紙アンテナがCubeSatsにビッグデータ機能を提供 › ビデオ金曜日：折り紙マイクロフライヤー › ウェブ上の関連記事 折り紙を学ぶ、簡単な指示とガイド › origamitype:部門 Qi Zhang Qi Zhangは香港城市大学クリエイティブメディアスクールの博士課程学生です。 Kening Zhu Kening Zhuは香港城市大学クリエイティブメディアスクールの教授です。 航空宇宙雑誌 エンジニアのための詩：Mar