折纸如何影响结构工程 - 彭博社

工程师Glaucio Paulino和Evgueni Filipov与他们的“拉链管”原型。Rob Felt/伊利诺伊大学提供一张纸可以轻易地弯曲、扭曲和撕裂。但经过多次折叠后，它变得坚硬，可以支撑比自身重很多倍的物体。这就是“折纸工程”的基本理念，这是一种基于几个世纪前日本艺术形式的新兴结构工程技术。

乔治亚理工学院、伊利诺伊大学和东京大学的研究人员提出了一种新的、受折纸启发的结构支撑配置，称为“拉链管”，它是带有锯齿状褶皱的长管子。单独来看，这些管子是灵活的，可以弯成“U”形。但当它们组合在一起时，这种结构的强度可以是制造这些管子的原材料的百倍，Evgueni Filipov说，他是伊利诺伊大学的研究生工程师。“我们基本上能够消除所有那些扭曲、弯曲和其他类型的变形，从而制造出一个像梁一样的坚固结构，”他说。Filipov和他的同事们用纸张制作了他们的原型，但他说他对用薄金属或塑料片尝试这种技术感到兴奋。

由拉链管制成的梁的压缩原型布莱恩·斯托弗/伊利诺伊大学提供扩展后，梁可以用作临时桥梁。安妮·卢克曼/伊利诺伊大学提供与此同时，这些管道保持其“折纸”元素，这意味着工程师可以根据需要轻松操控这些特性。“结构能够改变它的功能，改变它的特性，改变它的属性，”菲利波夫说。“所以你可以通过某种操控使它们在某些时候变得灵活或更坚硬。”他和他的同事 格劳西奥·保利诺 和 田智宏 本月早些时候在 美国国家科学院院刊​ 中发表了他们的研究结果。

彭博社城市实验室一位艺术家重新构想童年的空间，结果却充满荆棘房地产开发商纳夫塔利在迈阿密海滩寻找交易，借助佛罗里达的推动美国的驾驶和拥堵率创历史新高海牙成为全球首个禁止石油和航空广告的城市拉链图案基于一种名为 三浦折叠 的折纸技术，其中一张纸被折叠成一个紧凑的正方形，以便可以迅速打开和关闭。锯齿状的折痕不仅使材料更强，还赋予了机械特性。这意味着结构可以折叠平坦以便于存储，然后展开以便快速部署。

拉链管结构可以压缩以便于运输。布莱恩·斯托弗/伊利诺伊大学提供展开后，互锁的管道形成一个坚固且更强的结构。罗布·费尔特/乔治亚理工学院提供“能够将材料存放在一个非常紧凑的空间，然后展开成一个大型功能性3D结构，这是太空探索应用的首要任务，”菲利波夫说。确实，Miura-ori方法是由日本天体物理学家宫浦光洋发明，他试图使太阳能电池板和卫星紧凑且易于运输。

但在地球上也有优势。“我们看到这可以在土木工程的大规模应用中发挥作用，在那里你可以在现场预先组装结构，装载到卡车上，并运送到特定地点，”菲利波夫说。

研究人员相信，这种拉链管在灾难发生时尤其有用。“如果发生灾难，你可能已经在某个地方建造了桥梁，”他说。“[如果]一座桥被飓风冲走，我们可以迅速到达现场并部署一座桥。”或者，这些结构可以迅速运入以建造临时避难所。

你可以在这个视频中看到拉链管的实际应用：