彈性組件允許工程師創建以新的方式對外部電源做出反應的結構。學分:賴特森一號/普林斯頓大學
普林斯頓工程師會扭曲,伸展和折疊結構,以創建一種新型的摺紙,該摺紙會因不斷變化的情況而改變其形狀和特性。新方法對於假肢,天線和其他設備可能很有用。
當設備應適合在飛船或手術裝置中的緊湊空間中 – 然後以復雜形式展開時,摺紙通常會提供解決方案。但是,大多數形式的摺紙在折疊後都會以幾種安裝的圖案封鎖。
由格勞西奧·保利諾(Glausio Paulino)領導的普林斯頓隊(Princeton Team)想創建以幾種方式對外部刺激做出反應的結構,而不僅僅是一些圖案的答案。為此,團隊轉向了一種稱為幾何失望的技術。
摺紙結構將根據結構的結構及其幾何形狀的特性開發和扭曲某些方法。當工程師阻止這種自然運動時,他們稱這種“沮喪”結構。通常,工程師應該感到失望,但是在這種情況下,它會擴展其工具。
“有時候絕望是可取的,”普林斯頓工程瑪格麗塔·恩格曼·奧古斯丁(Margarita Engman Augustine)的教授保利諾說。失望使設計師能夠迫使摺紙遵循通常不允許其幾何形狀允許的法律。 “這打開了我們可以開發的許多機會,我們從來沒有做過。”

彈性組件允許工程師創建以新的方式對外部電源做出反應的結構。學分:賴特森一號/普林斯頓大學
在文章中 出版 v 國家科學院論文集研究人員描述了他們如何在摺紙(稱為纖維細胞)的圓柱結構中添加彈性成分。彈性部分充當彈簧。通過控制彈簧對力的反應,研究人員能夠執行沒有彈簧的準確細胞折疊方案。
Paulino說,Springs允許設計師使用初步力將內部能量引入折疊結構。這種初步壓力使摺紙可以用常規材料不可能的方法做出響應。例如,工程師可以想像以某種方式旋轉摺紙的扭曲彈簧。他們可以沿結構的主軸添加一個彈簧,該彈簧可以將結構壓縮成緊湊的形式或伸展。
將堆棧中失望的細胞結合在一起,工程師能夠開發出對材料特性(例如剛性)的微妙控制的材料。例如,使用該系統建造的假肢腿在平坦的表面行走時幾乎無法提供支撐,但是重新配置為更靈活的狀態以爬樓梯。設計人員還可以創建可調節的元蘇爾F,該元蘇爾F用於天線和光學元件。
特倫託大學的員工迭戈·迪戈(Diego Mission)說:“失望的使用使我們能夠重新編程摺紙力學,例如,將隨機折疊變成準確的,受控的序列,並為高級應用開放新的機會。”
“我們可以對我們希望的任何機械屬性進行編程,因此這是完全獨一無二的,” Paulino Group的Post -Class Group的研究人員Tuo Zhao說。
該團隊在許多領域看到了對這類結構的潛在影響。郵政研究員兼文章的第一作者Shiksi Zang表示,這種令人失望的摺紙系統可以與其他方法和材料結合使用,這些方法和材料可能會隨著要求而改變。一個例子是使用失望的摺紙來開發響應式模塊化設備,例如根據環境溫度打開和關閉的被動太陽能乍得。
更多信息:
Shixi Zang等人,對摺紙的失望及其對摺紙大會能量景觀的影響, 國家科學院論文集 (2025)。 doi:10.1073/pnas.2426790122
引用:工程師開發的摺紙設計會改變按需形狀和剛度(2025年9月6日)。 2025年9月6日與https://techxplore.com/news/2025-09-origami-stifffness-demand.html接收
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