基于折纸的结构已被用于制造可部署的空间太阳能阵列、交响乐厅的自适应声学系统，甚至用于飞行无人机的防撞系统。
现在，佐治亚理工学院的研究人员发明了一种新型折纸，可以从一种图案变形为另一种图案，甚至是两种图案的混合，瞬间改变其许多结构特征。
这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持，将于4月19日发表在该杂志上物理评论快报，可以开发利用两种折纸的特性的新型折纸结构或超材料。
佐治亚理工学院土木与环境工程教授Glaucio Paulino说:“这种混合折纸技术允许可重新编程的机械性能，以及在材料服役期间改变这些性能的能力。”
研究人员从两种类型的折纸图案开始:三浦织和蛋盒，这两种图案都可以形成重复的图案。三浦ori的图案看起来像一排排折叠的之字形，而蛋盒图案则像一个山峰和山谷重复的山脉。
两者都能够被压缩到一个非常小的空间中，但当它们被扩展时，它们对弯曲的反应方式彼此不同。蛋盒图案在弯曲时类似于圆顶，三浦纪的形状类似于马鞍。
保利诺说：“传统上，如果你有一个鸡蛋盒模式，你就会被锁定在这个特定模式的特征中。”保利诺也是土木与环境工程学院的雷蒙德·艾伦·琼斯工程系主任我们称之为“变形”的这种新模式不再适用。”
新的折纸模式通过重新设计组成折纸一部分的四个平面中的两个的几何形状来实现其变形能力。通过在一边收缩这两个平面，它使折痕从山移到谷，或者换句话说，在相反的方向折叠。
重要的是，无论折纸是由柔性材料（如纸张）还是刚性材料（如金属）制成，都可能发生从高峰到低谷的转变。
这意味着，例如，用于声学系统的基于折纸的结构——它们已经能够通过扩张和收缩来增加或减少声音响应的音量——可以更进一步，改变它们弯曲的方式，从而潜在地提供更大范围的共振响应。保利诺表示，以无人机碰撞保护系统为例，新的折纸模式可能提供其他定制选项，或改变其抗冲击性能。
“国家科学基金会在建筑材料基础研究方面的投资推动了前沿领域的发展，并为空间探索、机器人技术和医学的应用创造了‘变形’结构，”罗伯特·B。斯通，NSF的土木、机械和制造创新部门主管。
新的折纸模式也能够采用混合结构，其中某些行折叠成一种配置，其他行折叠成另一种配置。在这种配置中，结构将显示两种类型的特征。
“就如何配置这些结构而言，有很多组合，这为基于变形模式的结构提供了很多定制可能性，”曾在佐治亚理工学院(Georgia Tech)攻读研究生、现在加州理工学院(California Institute of Technology)做博士后学者的刘珂(Ke Liu)说。
变形模式的另一个独特特征是，当三浦ori行位于两个蛋盒行之间时会发生什么。通常情况下，当张力被施加于拉开任何一种图案时，它们的反应是屈服并压扁它们的形状。然而，在这个新实例中，三浦ori模式锁定在合适的位置。
“锁非常牢固，除了将整个结构撕裂，没有其他方法可以打破它，”曾在佐治亚理工学院(Georgia Tech)做博士后研究员、现为印度理工学院马德拉斯分校(Indian Institute of Technology Madras)土木工程助理教授的普拉塔帕(Phanisri Pratapa)说。
普拉塔帕说，这种锁定可以使结构限制可能的膨胀量，并动态改变这种限制。
格劳西奥·保利诺，佐治亚理工大学土木与环境工程学院教授。信贷：艾莉森·卡特
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