折紙充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或?yàn)檠芯看笮凸こ虒W(xué)應(yīng)用鋪平道路

國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表的一項(xiàng)工程學(xué)研究論文，研究人員描述了一種折紙啟發(fā)的充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其充氣結(jié)構(gòu)展開(kāi)后可以在原地固定，比如拱門或避難帳篷。這項(xiàng)研究或?yàn)榇笮驼奂埥Y(jié)構(gòu)的工程學(xué)應(yīng)用鋪平道路。

該論文稱，從充氣城堡到剪叉式升降機(jī)，這些壓縮后適合運(yùn)輸、展開(kāi)后有較大體積的結(jié)構(gòu)具有多種用途。能相對(duì)自主地展開(kāi)，而且展開(kāi)后無(wú)需額外壓力輸入的設(shè)計(jì)很受歡迎。

論文通訊作者、美國(guó)哈佛大學(xué)卡蒂亞·貝托爾迪(Katia Bertoldi)和同事從日本折紙藝術(shù)中汲取靈感，設(shè)計(jì)出能在充氣后變成自支撐擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的折紙形狀。

他們計(jì)算出構(gòu)建充氣結(jié)構(gòu)所需的幾何參數(shù)，包括對(duì)多個(gè)組合三角形(為保證剛性)和靈活鉸鏈的要求。這種結(jié)構(gòu)充氣后能在原地固定，無(wú)需持續(xù)充氣，但可以用真空泵壓縮變回緊湊的結(jié)構(gòu)。根據(jù)研究人員演示，一個(gè)高20厘米寬30厘米的折疊結(jié)構(gòu)充氣后可成為高60厘米寬150厘米的充氣拱門。此外，一個(gè)2.5米×2.6米×2.6米的避難帳篷折疊后的尺寸只有1.0米×2.0米×0.25米。

在《自然》同期發(fā)表的新聞與觀點(diǎn)文章中，專家指出，最新發(fā)表論文報(bào)道的折紙結(jié)構(gòu)可以“節(jié)省儲(chǔ)存空間、運(yùn)輸成本和搭建時(shí)間，自動(dòng)鎖定充氣系統(tǒng)還能確保展開(kāi)過(guò)程簡(jiǎn)便、展開(kāi)后結(jié)構(gòu)牢固”。不過(guò)，在這些結(jié)構(gòu)投入大規(guī)模使用前，還有很多問(wèn)題需要解決，因?yàn)榇笮臀矬w可能更易受到壓縮和拉伸應(yīng)力以及變形的影響。(記者孫自法)

關(guān)鍵詞： 折紙充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程學(xué)