折纸与竹子：扁平包装管的超强秘密
扁平包装管，这种折叠后可节省空间，展开后可恢复原状的结构，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，传统的扁平包装管由于结构上的限制，展开后强度往往不如传统的非扁平包装管，这限制了其在更广泛领域的应用。
来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的研究团队，受到折纸和竹子结构的启发，开发了一种全新的“弧形皱褶折纸”管设计，突破了传统扁平包装管的强度瓶颈，为其在更多领域应用打开了大门。
折纸与竹子的灵感
传统的扁平包装管通常有两条横向的折线，这使得它们在展开后容易弯曲，难以承受较大的压力。为了解决这个问题，研究团队将目光转向了自然界中的折纸和竹子。
折纸艺术中，通过巧妙的折叠，可以将一张纸变成各种形状，同时保持其强度和稳定性。而竹子，其内部的空心结构和节点设计，赋予了它极高的抗弯强度和抗压强度。
“弧形皱褶折纸”管设计
研究团队将折纸和竹子的结构特点融入到扁平包装管的设计中，创造了“弧形皱褶折纸”管。这种管子内部不再是完全空心的，而是包含了一排激光切割的聚乙烯圆盘。这些圆盘的内部结构使其具有双稳态性，即可以处于扁平状态或弯曲状态。
当管子被压平时，圆盘也处于扁平状态。然而，在管子折线的两侧施加压力时，圆盘会弹出，变成弯曲状态，从而将管子内壁压出，使其完全撑圆并保持稳定。这种结构类似于竹子的内部结构，通过节点的支撑，增强了管子的强度和稳定性。
技术演示：承重能力大幅提升
为了验证“弧形皱褶折纸”管设计的有效性，研究团队进行了一次技术演示。他们用四根并排排列的“弧形皱褶折纸”管和一块薄板搭建了一个 800 x 520 毫米的平台，平台总重量仅为 1.3 千克。
令人惊讶的是，这个平台能够承受一个体重 75 千克的人，即使像桥梁一样悬挂起来也不会变形。这充分证明了“弧形皱褶折纸”管设计的强度和稳定性，远远超过了传统的扁平包装管。
未来展望：更广泛的应用
“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，而且还能显著改善现有的可部署系统，”该研究的负责人 Mike（Yi Min）Xie 教授表示。
研究团队计划进一步研究不同管子形状和材料以及不同的力应用，以进一步优化“弧形皱褶折纸”管的设计，使其能够应用于更广泛的领域，例如：
- 建筑领域： 用于搭建轻便、可折叠的临时建筑或桥梁，方便快速搭建和拆卸。
- 航空航天领域： 用于制造可展开的卫星天线、太阳能电池板等，节省空间，提高效率。
- 医疗领域： 用于制造可折叠的医疗器械，方便携带和使用，例如可折叠的支架或导管。
结论
“弧形皱褶折纸”管设计，通过借鉴折纸和竹子的结构特点，突破了传统扁平包装管的强度瓶颈，为其在更多领域应用打开了大门。这项研究不仅为材料科学和结构设计领域带来了新的突破，也为未来科技发展提供了新的思路。相信随着技术的不断发展，“弧形皱褶折纸”管设计将在未来发挥更加重要的作用，为人类生活带来更多便利和福祉。
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