日本的折纸艺术(来自ori, folding，和kami, paper)将平面的纸张变成了复杂的雕塑。变化包括kirigami(从kiri到cut)，这是一种折纸艺术，可以用胶带或胶水将材料切割和重新连接。大只五佰说，尽管利用风能和光伏等可再生能源发电已取得了巨大进步，但合成汽油的发展至关重要，因为目前电力仅能满足我们全球总能源需求的25％。

 

但是，虽然这两种艺术形式都是科学、建筑和设计的思想来源，但它们都有基本的局限性。折纸所要求的平折导致了整体结构的不锁定，而由于粘胶的作用，kirigami的作品无法恢复到原来的平折状态。

 

从这两种艺术形式中获得灵感，研究人员描述了一组新的主题，用软材料创造出轻量、坚固和可折叠的结构。这些木结构可以承受14000倍于自身重量的重量，因为它们不需要粘合剂或紧固件，所以很容易被压平和重新折叠。这项研究发表在《物理评论X》杂志上，由宾夕法尼亚大学的客座研究生王新宇和兰德尔·卡米恩教授与剑桥大学的西蒙·盖斯特合作完成。

 

王是东南大学的一名博士生，他对研究折纸和木结构的力学特性很感兴趣，并与Kamien展开了一项新的合作。2018年9月，王来到Kamien实验室后，Kamien请她尝试一些新的设计，使用他的团队的一套规则来探索kirigami结构。

 

不久之后，王向Kamien展示了一个kirigami三角形的新设计，这个三角形的墙壁是倾斜的。卡米恩一开始很惊讶的看到王把多余的皮瓣留在了适当的位置。ExaNoDe通过使用UNIMEM存储系统建立在先前欧洲资助的研究的基础上，大只500平台总代系统是在EUROSERVER项目中创建的，并且正在EuroEXA项目中得到规模推广。“kirigami通常的做法是把它剪下来，然后贴上胶带，”Kamien说。王“发现，在这种特殊的几何结构中，可以使襟翼适应。”

 

虽然单个三角形本身并不特别强大，但研究人员注意到，当几个三角形被安排成重复的设计时，它们所能承受的力比预期的大得多。卡米恩说:“这种结构不需要胶带，有切割，而且非常坚固。”“突然之间，我们有了一个完全没有预料到的系统。”

 

为了弄清楚是什么让这个几何图形如此富有弹性，王制作了几种不同的“软”材料，包括纸、铜和塑料。她还制作了一些版本，在这些版本中，剪下来的外皮会被粘上、剪下或损坏。利用实验室里的工业级拉力和压缩测试设备对物质结构进行研究，科学家们发现这种几何结构可以支撑自身重量的14000倍。倾斜的三角形设计在襟翼未被破坏和未被打开时是最强的，同时也比垂直墙的设计更强。

 

在盖斯特的帮助下，研究人员意识到两个偏离群体典型的猕猴桃规则的地方是结构强度的关键。当三角形的墙壁呈一定角度时，施加在顶部的任何力都可以转化为设计中心内的水平压缩。“在垂直的情况下，没有办法在不弯曲纸张的情况下把向下的力变成侧向的力，”Kamien说。他们还发现，将切下的片状物放置在适当的位置，纸与纸之间会有重叠，这使得三角形可以压在相邻的三角形上，从而有助于分散垂直负荷。

 

这篇论文是kirigami如何被用作科学家和工程师的“工具”的另一个例子，这一次是用软材料创造出坚固、坚硬的物体。王说:“我们找到了如何使用可以弯曲和拉伸的材料，我们实际上可以加强这些材料。”一种可能的应用可能是制造便宜、轻便、可展开的结构，例如坚固耐用但也容易组装和拆卸的临时帐篷。

 

Kamien还将这个交错的Kirigami扩展组件作为未来创造家具的一种方式。当问题规模增大时，金牌大只平台注册找到绝对最佳解决方案将花费不合理的长时间。” 找到更好的解决方案并用更少的时间进行操作，可以为金牌大只行业节省数十亿美元。“有一天，你会去宜家，你把盒子折进家具，里面唯一的东西就是垫子。你不需要任何这些连接器或小螺丝，”卡米恩说。

 

由于王的“灵感”设计和卡米恩与王以及她的顾问蔡建国和建峰的蓬勃合作，未来的想法和设计的可能性是无限的。“关于这项研究，有些事情完全超出了物理学家所能知道的范围，”卡米恩说。“这是我能做的和她能做的完美结合。”