起源於中國的古老藝術，用在了最新的航天研究_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-05-28 13:14
編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼 責編／唐林芳
美國華盛頓大學的研究人員開發出了一種減少衝擊力的新方案。該方法受到了摺紙藝術的啓發，除可用於航天器之外，還能用於汽車等行業。
超材料的紙模型，這種類摺紙材料可顯著減弱衝擊力。
類似Space X獵鷹9號這樣的航天飛機是按照可重複使用的初衷設計的。這意味着，它們必須像渴望奪金的奧運會體操運動員那樣反覆“起跳”。
然而，對於航空器的“腿”來講，着陸壓力非常巨大。為了減輕着陸時的衝擊，科學家們往往會設計緩衝材料來吸收部分衝擊能量。
Space X獵鷹9號可重複使用。
phys.org網站報道，《科學進展》雜誌發文稱，美國華盛頓大學的研究人員開發出了一種減少衝擊力的新方案。該方法受到了摺紙藝術的啓發，除可用於航天器之外，還能用於汽車等行業。
研究人員製造了一種超材料的紙模型，可利用“摺疊-摺痕”效果來減輕衝擊。
論文作者、華盛頓大學航空航天學副教授Jinkyu Yang説：“如果你頭戴一頂用這種材料製成的足球頭盔，當足球擊中你的頭部，你可能根本不會有所感覺。因為當衝擊能量傳遞給你時，它已經不再產生推動作用。我們設計的超材料就像樂高玩具，通過重複堆疊單元格就能製造出各種各樣的結構。”
類摺紙材料有望作為傳統緩衝技術的重要補充。
論文作者、華盛頓大學航空航天學博士生Yasuhiro Miyazawa補充説：“類摺紙設計非常有用。通過改變摺痕在平面材料中的位置，我們可以設計出在摺疊和展開時具有不同剛度的材料。例如，我們此次設計的結構單元可以在被推動時‘軟化’推動力，並在恢復正常形態時加強隨之而來的張力。”
實驗中，研究人員將20個結構單元排列在一起，並將其中一端與推動裝置相連接。Yang等使用6台運動相機追蹤了實驗過程中的壓縮波和張力波。
航空器的“腿”在着陸時要承受巨大的壓力。
研究人員發現，類摺紙結構組成的長鏈表現出了與直覺相反的波動：儘管來自推動裝置的壓縮力確實啓動了“推進反應”，但推力並未傳遞到長鏈的另一端。
相反，它被張力所取代了。張力始於第一個結構單元恢復正常形狀之時，並沿着長鏈傳播得越來越快。因此，鏈末端的單元結構只會感受到“拉力”。
起源於中國的摺紙技術有了新的用武之地。
Yang説：“衝擊力在人類生活中無處不在。我們的類摺紙系統為減少衝擊力的不利影響提供了一種全新的策略。例如，類摺紙系統可以提升汽車在車禍中的安全係數。目前，類摺紙系統是由紙做成的，後續我們會考慮用複合材料來進行製作。在理想情況下，我們甚至可以根據特定應用量身優化材料。”
來源：《科學進展》
期刊編號：2375-2548
原文鏈接：https://phys.org/news/2019-05-origami-inspired-materials-soften-reusable-spacecraft.html
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