折紙靈感的材料可以幫助太空船在碰撞中幸存

受紙質(zhì)折紙折紙藝術(shù)的啟發(fā)，科學(xué)家們正在設(shè)計(jì)能夠承受高沖擊碰撞的材料 - 這可以用來制造可重復(fù)使用的航天器。

登陸對于可重復(fù)使用的火箭來說是一種壓力，因?yàn)樗鼈儽仨毺幚韥碜灾憠|撞擊的力。解決這個(gè)問題的一種方法是用吸收一些力量并軟化打擊的材料制造腿部。

來自華盛頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新穎的解決方案，以幫助減少?zèng)_擊力。

從折紙折紙藝術(shù)中汲取靈感，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種元材料的紙模型，該材料使用“折疊折痕”來軟化沖擊力，而是促進(jìn)松弛鏈中應(yīng)力的力。

“如果你戴著由這種材料制成的橄欖球頭盔，并且有些東西擊中了頭盔，你就不會(huì)覺得頭部受到了打擊。當(dāng)能量到達(dá)你時(shí)，它就不再推動(dòng)了。它正在拉動(dòng)，“華盛頓大學(xué)副教授楊金凱說。

對于發(fā)表在Science Advances期刊上的研究，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種元材料，以獲得他們想要的屬性。

“Meta材料就像樂高積木。你可以通過重復(fù)單一類型的構(gòu)建塊來構(gòu)建所有類型的結(jié)構(gòu)，或者我們稱之為單位單元，“楊說。

“根據(jù)您設(shè)計(jì)單元格的方式，您可以創(chuàng)建具有前所未有的獨(dú)特機(jī)械性能的材料，”他說。

研究人員轉(zhuǎn)向折紙藝術(shù)來創(chuàng)造這種特殊的晶胞。

“Origami非常適合實(shí)現(xiàn)單元格。通過改變將折痕引入扁平材料的位置，我們可以設(shè)計(jì)在折疊和展開時(shí)表現(xiàn)出不同剛度的材料，“華盛頓大學(xué)的博士生Yasuhiro Miyazawa說。

“在這里，我們創(chuàng)造了一個(gè)單元格，可以減輕人們推動(dòng)它時(shí)所感受到的力量，并且隨著細(xì)胞恢復(fù)正常形狀，它會(huì)加劇緊張狀態(tài)，”Miyazawa說。

就像折紙一樣，這些單元格原型都是用紙做成的。研究人員使用激光切割機(jī)將虛線切割成紙張，以指定折疊位置。

團(tuán)隊(duì)沿著線條折疊紙張以形成圓柱形結(jié)構(gòu)，然后在兩端粘合丙烯酸帽以將細(xì)胞連接成長鏈。

“影響是我們每天遇到的問題，我們的系統(tǒng)提供了一種全新的方法來減少其影響。例如，我們想用它來幫助人們和汽車在車禍中表現(xiàn)得更好，“楊說。