立即释放
北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经开发出一种材料，可以用来制造能够转换成多种不同建筑的结构。研究人员设想的应用范围从建筑到机器人。
“我们开发的系统受到了变形的启发，”Jie Yin说，他是一篇关于这项工作的论文的通讯作者，也是北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授。“随着自然界的蜕变，动物改变了它们的基本形状。我们创造了一类材料，可以用来创造改变其基本结构的结构。”
Kirigami是尹的作品中的一个基本概念。Kirigami是折纸的一种变体，包括切割和折叠纸张。但是，尽管Kirigami传统上使用二维材料，尹将相同的原理应用于三维材料。
变形系统从单个3D kirigami单元开始。每个单元本身可以形成多种形状。但这些单元也是模块化的——它们可以连接起来形成越来越复杂的结构。因为单个单元本身可以形成多种形状，并且可以以多种方式连接到其他单元，所以整个系统是完整的能够形成各种各样的架构。
“想想你可以用传统材料建造什么，”尹说，“现在想象一下，当每个基本构件都能够以多种方式转化时，你可以建造什么。”
尹氏实验室之前也展示了类似的概念，其中3D kirigami单元相互堆叠。在这个系统中，这些装置可以用来组装一个结构——但也可以拆卸结构。
变态系统实际上包括连接基里加米单位。换句话说，一旦单元彼此连接，就无法断开连接。然而，他们创建的更大的结构能够转换成多种不同的体系结构。变态系统的视频可以在https://www.youtube.com/watch?v=hOplS5J_wHI.
“我们的第一个kirigami系统和变态系统之间有两个很大的区别，”尹解释说。
“第一个kirigami系统涉及的单元可以组装成架构，然后拆卸，这是一个优势。但是，当单元组装时，架构将无法转换。因为单元的侧面不是刚性的，并以90度角固定，组装的结构可能会弯曲和移动–但它无法从根本上改变其几何结构。
尹说：“变态kirigami系统不允许你拆卸一个结构。”。由于每个立方体单元的侧面都是刚性的，并以90度角固定，因此组装后的结构不会弯曲或弯曲得太多。然而，成品结构是能够转换为不同的体系结构。”
在概念验证测试中，研究人员证明变态系统能够创建许多不同的结构，这些结构能够承受重大重量，同时保持其结构完整性。
结构完整性很重要，因为尹认为建筑是变形系统的一个潜在应用。
“如果你扩大这一方法的规模，它可能成为新一代建筑材料的基础，可以用来建造快速部署的结构，”尹说。“想想在大流行期间必须在短时间内扩大的医疗单位，或者灾难发生后需要紧急住房。”
研究人员还认为，变态系统可以用来制造各种机器人装置，这些装置可以进行变换，以对外部刺激作出反应或执行不同的功能。
尹说：“我们还认为，这个系统可以用来创造新的玩具系列，特别是可以帮助人们探索与物理和工程相关的一些基本STEM概念的玩具。”。“我们愿意与行业合作者合作，为该系统开发这些和其他潜在应用。”
报纸，”受kirigami启发的三维可重构和可重编程架构物质的变形，”发表在杂志上当代材料物理学本文的第一作者是NC州立大学的博士生闫斌丽，这项工作是由国家科学基金会资助的，在格兰特2005374的资助下完成的。
-船夫-
编辑注意：研究摘要如下。
“受kirigami启发的三维可重构和可重编程体系结构的变形”
作者：李彦斌和尹杰，北卡罗来纳州立大学
出版：8月25日，当代材料物理学
内政部：10.1016/j.mtphys.2021.100511
摘要：大多数形状变形材料仅限于一对一的形状变化过程，即一个设计对应一个目标形状，因此由于有限的活动性（自由度）的限制，很难对其进行重塑在这里，我们提出利用具有多分支变换路径的机构中的运动学分岔，在一类新的3D kirigami启发的架构物质中实现增强的可重构性和形状可重编程性。可重构和可重编程的架构物质是在螺旋形可转换模块。该模块由八个闭环连接立方体组成，展示了3D非分叉和分叉转换模式，其运动被开发的运动学模型很好地捕捉。模块可以在平面内周期性地细分，以形成稀释（带空隙）的扁平厚板并压实（无空隙）具有多种编码、兼容转换模式的模式。因此，它可以通过重新配置为各种3D可转换结构来经历一系列连续的形状变化，这些结构在概念上类似于某些生物在生长过程中的变态。人们发现，赋予它的丰富流动性来自于动物其中，一个独特的转换三维结构可以通过正向和逆向设计进一步重新编程，以重新配置为具有零和非零高斯曲率的多个结构形状。这种三维可重构运动学物质在可重构超材料和morp中具有潜在的应用前景兴建筑。
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