摺紙如何影響結構工程 - 彭博社

工程師Glaucio Paulino和Evgueni Filipov與他們的“拉鍊管”原型。Rob Felt/伊利諾伊大學提供一張紙可以輕易地彎曲、扭曲和撕裂。但經過多次摺疊後，它變得堅硬，可以支撐比自身重很多倍的物體。這就是“摺紙工程”的基本理念，這是一種基於幾個世紀前日本藝術形式的新興結構工程技術。

喬治亞理工學院、伊利諾伊大學和東京大學的研究人員提出了一種新的、受摺紙啓發的結構支撐配置，稱為“拉鍊管”，它是帶有鋸齒狀褶皺的長管子。單獨來看，這些管子是靈活的，可以彎成“U”形。但當它們組合在一起時，這種結構的強度可以是製造這些管子的原材料的百倍，Evgueni Filipov説，他是伊利諾伊大學的研究生工程師。“我們基本上能夠消除所有那些扭曲、彎曲和其他類型的變形，從而製造出一個像梁一樣的堅固結構，”他説。Filipov和他的同事們用紙張製作了他們的原型，但他説他對用薄金屬或塑料片嘗試這種技術感到興奮。

由拉鍊管制成的梁的壓縮原型布萊恩·斯托弗/伊利諾伊大學提供擴展後，梁可以用作臨時橋樑。安妮·盧克曼/伊利諾伊大學提供與此同時，這些管道保持其“摺紙”元素，這意味着工程師可以根據需要輕鬆操控這些特性。“結構能夠改變它的功能，改變它的特性，改變它的屬性，”菲利波夫説。“所以你可以通過某種操控使它們在某些時候變得靈活或更堅硬。”他和他的同事 格勞西奧·保利諾 和 田智宏 本月早些時候在 美國國家科學院院刊​ 中發表了他們的研究結果。

彭博社城市實驗室一位藝術家重新構想童年的空間，結果卻充滿荊棘房地產開發商納夫塔利在邁阿密海灘尋找交易，藉助佛羅里達的推動美國的駕駛和擁堵率創歷史新高海牙成為全球首個禁止石油和航空廣告的城市拉鍊圖案基於一種名為 三浦摺疊 的摺紙技術，其中一張紙被摺疊成一個緊湊的正方形，以便可以迅速打開和關閉。鋸齒狀的摺痕不僅使材料更強，還賦予了機械特性。這意味着結構可以摺疊平坦以便於存儲，然後展開以便快速部署。

拉鍊管結構可以壓縮以便於運輸。布萊恩·斯托弗/伊利諾伊大學提供展開後，互鎖的管道形成一個堅固且更強的結構。羅布·費爾特/喬治亞理工學院提供“能夠將材料存放在一個非常緊湊的空間，然後展開成一個大型功能性3D結構，這是太空探索應用的首要任務，”菲利波夫説。確實，Miura-ori方法是由日本天體物理學家宮浦光洋發明，他試圖使太陽能電池板和衞星緊湊且易於運輸。

但在地球上也有優勢。“我們看到這可以在土木工程的大規模應用中發揮作用，在那裏你可以在現場預先組裝結構，裝載到卡車上，並運送到特定地點，”菲利波夫説。

研究人員相信，這種拉鍊管在災難發生時尤其有用。“如果發生災難，你可能已經在某個地方建造了橋樑，”他説。“[如果]一座橋被颶風沖走，我們可以迅速到達現場並部署一座橋。”或者，這些結構可以迅速運入以建造臨時避難所。

你可以在這個視頻中看到拉鍊管的實際應用：