可以簡單折疊卻又結構牢固的“建筑”怎么樣?據英國《自然》雜志21日發(fā)表的一項工程學研究，美國哈佛大學科學家團隊描述了一種受折紙啟發(fā)的全新充氣結構設計，這些充氣結構展開后可以在原地固定，形成譬如拱門或避難帳篷等。該研究將為此類大型結構的工程學應用鋪平道路。

從體育場外蓋到太陽帆，工程師們利用可折疊設計構建了許多大型結構，這些結構甚至可以快速壓縮到其尺寸的四分之一。在日常生活中，人們熟悉的充氣城堡或是剪叉式升降機，這些壓縮后適合運輸、展開后又有較大體積的結構都具有多種用途，此類結構能因相對自主地展開，且展開后無需額外壓力輸入的設計而很受歡迎。

此次，哈佛大學研究人員卡提亞·波圖爾蒂及其同事，從折紙藝術中汲取靈感，設計出了一種全新的能在充氣后變成自支撐擴展結構的折紙形態(tài)。研究團隊精確計算了構建充氣結構所需的幾何參數，包括對多個組合三角形(為保證剛性)和靈活鉸鏈的要求。這種結構充氣后能在原地固定，無需持續(xù)充氣，但可以用真空泵壓縮變回緊湊的結構。

根據研究人員的演示，一個高20厘米寬30厘米的折疊結構，充氣后可成為高60厘米寬150厘米的充氣拱門。此外，一個2.5米×2.6米×2.6米的避難帳篷，折疊后的尺寸僅有1.0米×2.0米×0.25米。

在一篇同時發(fā)表的新聞與觀點文章中，科學家斯格里德·安德里安森表示，這一全新的折紙形態(tài)結構，可極大地“節(jié)省儲存空間、運輸成本和搭建時間，自動鎖定充氣系統(tǒng)，還能確保展開過程簡便、展開后結構牢固”。不過，科學家也指出，在這些結構真正投入大規(guī)模使用前，尚有一些問題需要解決，因為必須進一步考慮大型物體可能更易受到壓縮、拉伸應力以及變形的影響。

總編輯圈點

當我們興致勃勃照著折紙教學視頻挑戰(zhàn)“手殘”時，想不到工程師們居然以此為靈感，在幾何分析和實驗的指導下，創(chuàng)建出了穩(wěn)定的大型“折紙”。這不再是簡單的充氣、放氣過程——新結構可以原地部署并“鎖定”，同時表現出堅固的特性。這一大型“折紙”的完成，需要考慮到氣動系統(tǒng)、多重穩(wěn)定性、抗壓能力等諸多方面。在此之前，折紙原理其實已廣泛應用于機器人領域，現今的新成果，無疑將為未來更加實用的大型充氣結構奠定基礎。

關鍵詞： 折紙 充氣