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近年來，古老的折紙藝術和剪紙藝術在構建機械超材料的研究人員中獲得了青睞。折疊和切割二維薄膜材料將它們轉化為復雜的三維結構和形狀具有獨特和可編程的機械性能。在AIP出版的《Applied Physics Reviews》中，美國和中國的研究人員根據兩個不同的標準將基于折紙和剪紙的機械超材料即具有不尋常機械性能的人工工程材料分為六組。
“折紙和剪紙在本質上是機械超材料，因為它們的特性主要由折痕圖案和/或切割的方式決定，只是稍微取決于折疊折紙或剪紙的材料，”研究論文作者Hangqing Jiang說道。
研究人員將機械超材料分為三類，包括基于折紙的超材料(僅折疊)、基于剪紙的超材料(僅切割)、基于折紙-剪紙混合的超材料(既折疊又切割)。特別是混合型折紙-折紙超材料，在形狀變形方面有很大的潛力。
根據彈性能量景觀，每組材料都被細分為剛性或可變形類別。如果能量只儲存在折痕或連接處，則超材料被歸為剛性材料。如果能量同時儲存在折痕或連接處和面板上，則超材料被歸入可變形類別。
研究人員希望發現新的折紙和剪紙設計，特別是彎曲的折紙設計、混合折紙-剪紙設計、模塊化設計和層次化設計。
他們計劃把重點放在為基于折紙和剪紙的機械超材料選擇新材料上。傳統上，紙被用來做超材料的原型，但基于紙的脆弱性和可塑性存在一定的限制。要為現實世界的應用進行設計，探索具有不同性質的材料將是有幫助的，如薄或厚、軟或硬、彈性或塑料。
研究人員希望將能量景觀和能量分布作為兩個強有力的工具來分析折紙和剪紙的機械性能，另外還將尋求精心設計基于折紙和剪紙的機械超材料的驅動方法。
Jiang表示：“基于折紙和剪紙的機械超材料可以應用于許多領域，包括柔性電子、醫療設備、機器人、土木工程和航空航天工程。”
浙公網安備 33010602000006號
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