科學(xué)家們正在轉(zhuǎn)向日本的折紙藝術(shù)，設(shè)計(jì)抗沖擊材料，使航天器可以重復(fù)使用，頭盔更有效，汽車更安全。美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員使用了數(shù)百年歷史的紙張折疊技術(shù)來(lái)制作原型材料，以減少?zèng)_擊的壓縮應(yīng)力。

這種“超材料” - 也就是說(shuō)，一種被設(shè)計(jì)成具有自然界中沒(méi)有的屬性的材料 - 可用于軟化在著陸時(shí)傳遞到航天器腿部的力。這將消除可重復(fù)使用火箭的一個(gè)障礙。

首席研究員Jinkyu Yang將超材料描述為“像樂(lè)高”。

“你可以通過(guò)重復(fù)單一類型的構(gòu)建塊來(lái)構(gòu)建所有類型的結(jié)構(gòu)，或者像我們所說(shuō)的那樣重復(fù)單元格，”他說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)使用折紙?jiān)頌槠湫虏牧显驮O(shè)計(jì)了單元格，然后使用三層繪圖紙進(jìn)行構(gòu)建。

每個(gè)單元都經(jīng)過(guò)激光切割和折疊，以便在受到?jīng)_擊壓縮后，它會(huì)迅速?gòu)椈匦螤睢?/p>

然后研究人員將20個(gè)細(xì)胞連接在一起并使用一個(gè)裝置在鏈的一端打擊。

Yang及其同事使用六臺(tái)GoPro攝像機(jī)跟蹤了穿過(guò)鏈條的沖擊引起的壓縮波。當(dāng)細(xì)胞反彈回形狀時(shí)，它們也會(huì)跟蹤，沿著鏈條引起相反的張力波 - 稱為稀疏波。

這里的收益是：稀疏波比壓縮波移動(dòng)得更快并超過(guò)它，因此在鏈的遠(yuǎn)端沒(méi)有沖擊力，只是拉力從最后一個(gè)單元拉開(kāi)。

“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頭盔，你就不會(huì)覺(jué)得頭部受到撞擊，”楊說(shuō)。“當(dāng)能量到達(dá)你的時(shí)候，它就不再推動(dòng)了。它在拉動(dòng)。“

研究人員表示，數(shù)學(xué)上已經(jīng)預(yù)測(cè)，稀疏波會(huì)超過(guò)一系列細(xì)胞中的壓縮波，但他們的第一次實(shí)際證明是這種現(xiàn)象。

“影響是我們每天遇到的問(wèn)題，我們的系統(tǒng)提供了一種全新的方法來(lái)減少其影響，”楊解釋說(shuō)。

“例如，我們希望用它來(lái)幫助人們和汽車在車禍中表現(xiàn)得更好。”

雖然原型是由紙制成的，但該架構(gòu)可以在適合每種應(yīng)用的一系列材料中復(fù)制。

“我們相信，這種體積折紙單元結(jié)構(gòu)可以用作多種應(yīng)用，如沖擊/減震，振動(dòng)過(guò)濾和能量收集等廣泛的應(yīng)用，”研究人員總結(jié)道。