折纸与竹子的智慧：新型扁平包装管拥有超高强度
扁平包装管，这种折叠后可以节省空间，展开后又能恢复原状的结构，在应急避难所、医疗植入物甚至太空太阳能电池阵列等领域都有着广泛的应用。然而，传统扁平包装管由于结构上的局限性，往往强度不足，在展开后容易弯曲变形。
为了克服这一难题，澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的研究团队从折纸和竹子的结构中汲取灵感，开发了一种新型的“弧形皱褶折纸”管设计。这种设计巧妙地利用了圆盘状结构，赋予了扁平包装管超高的强度，使其能够承受更大的压力而不变形。
受自然启发的创新设计
该研究团队的首席科学家 Mike（Yi Min）Xie 教授和 Jeff（Ting-Uei）Lee 博士表示，他们的灵感来源于折纸和竹子的结构。折纸艺术中，通过巧妙的折叠，可以将一张纸片变成各种形状，并赋予其一定的强度。而竹子，其内部的空心结构和坚硬的纤维，使其能够承受巨大的重量而不折断。
研究人员将这种灵感应用到扁平包装管的设计中，在管子的内部加入了一排激光切割的聚乙烯圆盘。这些圆盘的内部结构具有双稳态性，可以处于两种状态中的任何一种：扁平状态和弯曲状态。
当管子被压平时，圆盘也处于扁平状态，与管子一起折叠。当需要展开管子时，施加压力在管子的折线两侧，会使圆盘弹出，变成弯曲状态，从而将管子内壁压出，使其恢复到圆柱形。
实验验证超高强度
为了验证这种新型扁平包装管的强度，研究人员进行了一次技术演示。他们搭建了一个由四根并排排列的管子和一块薄板组成的平台，平台的尺寸为 800 x 520 毫米（31.5 x20.5 英寸），重量仅为 1.3 千克（2.9 磅）。
令人惊叹的是，这个平台能够承受一个体重 75 千克（165 磅）的人，即使像桥梁一样悬挂起来也不会变形。这充分证明了这种新型扁平包装管的超高强度。
未来展望
研究人员表示，这项研究不仅为创新和多功能结构设计开辟了新的可能性，而且还能显著改善现有的可部署系统。他们计划进一步研究不同的管子形状和材料，以及不同的力应用，例如弯曲或扭转动作，以进一步优化这种新型扁平包装管的设计。
这项研究的成果发表在《PNAS》杂志上，引起了学术界和工业界的广泛关注。这项创新设计有望在多个领域得到应用，例如：
- 应急避难所：新型扁平包装管可以用于建造更坚固、更轻便的应急避难所，为灾难发生时的人们提供更好的保护。
- 医疗植入物：新型扁平包装管可以用于制造更坚固、更灵活的医疗植入物，例如支架和导管，提高手术的安全性。
- 太空探索：新型扁平包装管可以用于建造更轻便、更坚固的太空结构，例如太阳能电池阵列和空间站，降低太空探索的成本。
这项研究表明，通过借鉴自然界的智慧，我们可以创造出更加高效、更加强大的材料和结构。未来，随着技术的不断发展，这种新型扁平包装管将会在更多领域得到应用，为人类社会带来更大的益处。
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