折纸与竹子启发的超强扁平包装管：未来建筑和太空探索的新希望
澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的研究人员开发了一种新型扁平包装管，其灵感来源于折纸和竹子，并借鉴了生物结构的优势，能够在展开后提供超高强度，为未来建筑、太空探索和医疗植入等领域带来革命性的改变。
扁平包装管因其节省空间的优势，在各种领域都有着广泛的应用，例如弹出式应急避难所、医疗植入物，甚至从外太空太阳能电池阵列上展开的吊杆。然而，由于其结构的限制，传统扁平包装管在展开后强度往往不足，容易在压力下弯曲。
为了克服这一难题，RMIT大学的研究团队创造性地将折纸和竹子的结构特点融入到扁平包装管的设计中。他们将激光切割的聚乙烯圆盘嵌入到管子的内部，这些圆盘具有双稳态性，可以处于扁平或弯曲状态。当管子被压平时，圆盘也处于扁平状态，而当在管子折线的两侧施加压力时，圆盘会弹出并弯曲，从而将管子内壁压出，使其展开并保持坚固的形状。
这种“弧形皱褶折纸”设计不仅解决了扁平包装管强度不足的问题，还赋予了其更高的稳定性。研究人员在一次技术演示中，使用四根并排排列的这种新型扁平包装管和一块薄板搭建了一个 800 x 520 毫米的平台。尽管平台仅重 1.3 千克，但其强度足以支撑一个体重 75 千克的人，即使像桥梁一样悬挂起来也不会变形。
这项技术的突破性意义在于它为创新和多功能结构设计开辟了新的可能性。扁平包装管的应用领域将不再局限于简单的结构支撑，而是可以用于更复杂、更具挑战性的应用场景。
未来展望：
- 建筑领域：这种新型扁平包装管可以用于建造轻便、可折叠的建筑结构，例如临时住所、桥梁和大型建筑物，可以有效降低运输成本，并提高施工效率。
- 太空探索：在太空探索中，扁平包装管可以用于建造可展开的太空站、卫星天线和太阳能电池板，可以有效节省空间，并降低发射成本。
- 医疗植入物：扁平包装管可以用于制造可折叠的医疗植入物，例如血管支架和骨骼修复材料，可以有效减少手术创伤，并提高治疗效果。
这项研究的成功表明，借鉴自然界的结构特点可以为工程设计带来新的思路和灵感。未来，随着研究的深入，扁平包装管的应用领域将会更加广泛，为人类社会带来更多福祉。
参考文献：
- Xie, Y. M., Lee, J. T., & Wang, Z. (2024). Bioinspired flat-pack tubeswith deployable high strength via auxetic origami. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(40), e2409062121.
- PNAS
注：
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