受折纸启发的新系统将扁平包装管变成坚固的建筑材料

Josiah02 · 发表于 2024-9-24 13:26:33

皇家墨尔本理工大学的工程师们设计了一种创新的管状结构系统，该系统可以平放以方便运输，并可作为坚固的建筑材料。这一突破得益于一种自锁系统，该系统的灵感来自弯曲折痕折纸——一种在折纸中使用弯曲折痕线的技术。
首席研究员 Jeff (Ting-Uei) Lee 博士和杰出教授 Mike (Yi Min) Xie 表示，竹子具有内部结构，可提供天然的加固作用，这启发了管道的设计。
“这种自锁系统是智能几何设计的成果，”来自 RMIT 工程学院的 Lee 说道。“我们的发明适合大规模使用——一块由多根管子制成的面板重量仅为 1.3 公斤，可以轻松支撑一个体重 75 公斤的人。”
扁平包装管已广泛应用于工程和科学应用，例如生物医学设备、航空航天结构、机器人和土木建筑，包括作为灾难恢复工作一部分的弹出式建筑。
新系统使这些管道组装起来更快、更容易，并能够自动转变为坚固的自锁状态。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。其他参与这项研究的人员包括皇家墨尔本理工大学工程学院的 Hongjia Lu 博士、Jiaming Ma 博士和 Ngoc San Ha 博士，以及昆士兰大学的副教授 Joseph Gattas。
受折纸启发的新型系统将扁平包装管变成坚固的建筑材料。图片来源：威尔·赖特，皇家墨尔本理工大学
工程学院的谢先生说：“我们的研究不仅为创新和多功能结构设计开辟了新的可能性，而且还可以显著改善现有的可部署系统。”
“例如，当 NASA 部署太阳能电池阵列时，使用的吊杆是管状的，在太空中展开之前先将其压平，”Lee 说道。“不过，这些管子是空心的，因此在太空中某些力的作用下，它们可能会变形。有了我们的新设计，这些吊杆可以成为更坚固的结构。”
谢解释说，他们的智能算法可以通过改变管的方向来控制结构在力的作用下如何表现。
“通过我们受折纸启发的创新，扁平包装管不仅便于运输，而且在使用时也足够坚固，能够承受外力，”谢说。“该管还具有自锁功能，这意味着其坚固的形状可以牢固地锁定到位，无需额外的机制或人工干预。”
该团队的发明适合大规模使用——一块由多个管子制成的面板重量仅为 1.3 公斤，可以轻松支撑一个 75 公斤重的人。图片来源：皇家墨尔本理工大学
后续步骤Next steps
团队将继续改进设计并探索新的发展可能性。
“我们的目标是将自锁功能扩展到不同的管形，并测试管子在弯曲和扭曲等各种力的作用下的表现，”李说。“我们还在探索新材料和新制造方法，以制造更小、更精确的管子。”
该团队正在开发可以自行部署用于一系列应用且无需太多人工干预的管道。
谢先生说：“我们计划改进我们的智能算法，使管道能够更好地适应不同的现实情况，并提高效率。”

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