工程師在研發(fā)這一“超級材料”的過程中,使用了一種名叫snapology的日本折紙的現(xiàn)代版本。該技術(shù)又稱單元折紙,或模塊折紙,需要先做出多個完全相同的組件,然后將它們組合成一個較大的模型。
在這種由哈佛大學的工程師研發(fā)的超級材料中,每個模塊包含6個開口的正方體,彼此之間靠邊相連。最后的組裝結(jié)果呈現(xiàn)出三維交叉結(jié)構(gòu)。
該材料的研發(fā)人員稱,有了這種材料,我們或許能造出新型便攜式建筑,可以隨時推倒躺平,也能隨時拔地而起。
由于該材料在改變形狀的同時,硬度也會隨之發(fā)生變化,人們可以在搭建建筑物的時候,通過改變建筑物的形狀使其變得堅固起來。
該材料還可以用來制造可回縮式屋頂,或者能夠根據(jù)需要改變形狀的墻壁。
研究人員將這些立方體組合成一個大型3D結(jié)構(gòu),從而成功研發(fā)出了一種具有許多有趣性質(zhì)的新型建筑材料。
內(nèi)置的氣動執(zhí)行器能夠讓這些立方體沿著一條邊、或者多條邊折疊起來,從而使整個結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
“我們設(shè)計出了一種3維薄壁結(jié)構(gòu),可以用來制造可折疊的、可以用程序重新設(shè)計的建筑。”該論文的第一作者,約翰尼斯·奧沃維爾德(Johannes Overvelde)說道。“我們可以隨時改變和控制它的形狀、體積和硬度。”
研究人員將64個獨立單元組合成一個4x4x4的結(jié)構(gòu),它的體積可以忽大忽小,可以改變形狀,還能忽然變成一張平平的薄片。
在它形狀改變的同時,該材料的硬度也會發(fā)生改變。研究人員稱,這為該材料在長度、寬度和高度之外,又增加了一種維度。這意味著它可以用來制造一種獨特的材料,處于某個形狀時容易變形,處于另一個形狀時則堅硬無比。
凱蒂亞·伯托迪奧教授(Katia Bertoldio)表示:“我們不僅了解了這種材料變形的原理,還能對其加以實際利用。我們知道究竟該怎樣做,才能得到我們想要的形狀。”
“這是一種全新的、能夠輕松改變大小的可折疊材料。”奧沃維爾德先生指出。 “無論是在微觀尺度上還是在宏觀尺度上,這種材料都能大顯身手。從外科手術(shù)支架到賑災(zāi)的窩棚,它都能一展神威。”
除此之外,該材料還能被用來制造“動態(tài)建筑”,或者能改變形狀的車輛。這種車輛在疾馳時能夠伸長,從而更加符合空氣動力學;但到了目的地之后又會縮短,方便在城里停車。