寻找折纸的函数

折纸背后有科学，但科学背后有折纸吗?犹他州杨百翰大学的拉里·豪威尔(Larry Howell)与亚当·墨菲(Adam Murphy)谈论了他的团队正在做的工作，即寻找折叠的功能……

你可以想象一下折纸，你知道，一开始是在一个平面上，所以它非常紧凑，但当它折叠起来的时候，有时会变成非常复杂的形状。它的作用是让我们有能力做一些事情我们想要一个设备在一种状态下非常紧凑，但在另一种状态下可以扩展并做一些复杂的事情。其中的两个例子是将太阳能电池板或大型天线送入太空。如果我想在太空中安装一个巨大的太阳能电池板，我不能在那里发射它，我需要它非常紧凑，以便发射，一旦进入太空，就可以部署它。这就是我们早期与NASA合作的部分内容，就是研究如何利用这些折纸原理来做一些发射到太空的东西。另一个是做手术器械。所以当你做手术的时候，你会希望有一个非常小的切口，因为这有助于减少恢复时间和创伤。所以现在如果我们可以有一个小切口进入体内进行手术，然后把它扩大，在体内做复杂的任务，那么这是一个非常好的主意，可以在很多方面帮助病人。我们做过的几个不太明显的应用:一个是防弹弹道屏障。所以一想到“嘿，我可以做防弹折纸”就有点奇怪。 In this case we're using Kevlar, which is a bullet-resistant material, but then finding ways to fold that up; and so now you have a bulletproof barrier that can be very compact to be stowed when it's not needed. So let's suppose it's a police officer and they're storing this in their boot, and come out and need this ballistic barrier because there's something going on; and now they can pull that out and deploy it.

亚当:当你想要制作一些不可折叠的东西时，你需要考虑哪些因素?

纸是一种非常独特的材料。当你折叠它时，它会分层;这意味着微观结构，也就是纸内部的结构，都被分解了。这会使纸在这一点上更加柔韧。我们都有过这样的经历我们折一张纸然后展开它，它就会在我们画折痕的地方展开。但是现在，做一个实验，去你的厨房拿一些铝箔——你可能会用在烹饪或其他东西上——像做纸一样把它弄皱，然后再把它摊开。你会发现它不会在折痕处展开。实际上，我们通过所谓的加工硬化使材料在折痕处变得更坚固。所以其他材料不能折叠，不能折痕，不能像纸一样展开。所以你必须找到其他的方法。 What we've done is defined some creative ways of using cuts and other things, and we call them surrogate folds or surrogate creases, something to replace a paper crease.

亚当:最后一个问题，你认为这个领域的未来是怎样的?你觉得它会去哪里?

拉里:令人兴奋的是，这仅仅是个开始。当我们发现这些基本概念是什么让它工作的时候，我们如何把它转化为纸以外的材料，我们发现了非常惊人的应用。但还有很多事情是我们没有想到的，当其他人知道他们可以用它做什么时，折纸的应用将会持续爆炸式增长，新的用途，成为其中的一部分是令人兴奋的。