折纸玩得好顶刊少不了

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一背景介绍折纸是一门源于中国的传统艺术,可以将纸张折叠出三维形状。中国历史中,折纸主要是儿童用作消遣时间和祈福的艺术。后来经日本折纸创作家吉泽章加以改良,使之更加富有创造性。通过简单的折叠,我们可以将平面变成丰富多样的三维结构,比如植物、动物甚至机器人。我们可以根据实际的需要,通过设计折叠方式,可以定制满足特定需求的折纸结构。因为折纸创造性的编程能力,其近来受到了广大科研工作者们的青睐。因为折纸结构可以实现大尺度的收缩和伸展,以及多自由度的变形,折纸已经广泛应用在航空航天、DNA折叠、超材料等领域。更进一步的,科学家们在折纸结构中加入了动态的元素,让折纸结构可以在外界刺激下改变自身的形状、大小,实现多种形态的运动。因此,动态折纸给科研人员提供了更大的设计空间,更加丰富的折纸结构以及以前柔性材料难以实现的功能。下面看一下科学家如何玩转折纸,以及有哪些超乎常人想象的折纸结构。二应用1.构建三维结构1)折纸启发的平面自折叠可以在三维结构中加入大量表面相关的功能。在过去的几年里,自折叠技术用于开发和制造多种多功能设备。然而,绝大多数的方法仅限于简单的折叠、特定的材料或者尺度大,使它们不适用于微尺度的和形状复杂的设备。在这里,代尔夫特理工大学研究者AmirA.Zadpoor团队提出一种机械自折叠技术。这项技术只需要整体拉伸激活、适用于大范围的材料、允许顺序自锁的多层结构、并可以缩小到微观尺度。该团队结合两个 变形的剪纸元素的类型,基于多稳定性或塑性变形,用弹性层来创建自折叠的基本单元。折角大小可以使用切割的模式和尺寸来控制,计算模型可以精确地预测弹性层的形变。这些基本单元以模块化的方式组建不同尺度的三维结构。此外,从平面状态开始,该团队不仅能够精确地控制任意复杂的变化模式,而且能灵活的折叠成三维结构。这种方法有许多潜在的应用,包括制造多功能结构、可植入的医疗器械、可形变的医疗设备和微型机器人。该研究以“Kirigami-enabledself-foldingorigami”发表在MaterialsToday上。[1]文献链接:



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