最新的剪纸风格工程材料也是艺术品

日本古老的折纸和剪纸艺术（即剪纸艺术）日益成为新一代工程材料的灵感源泉，创造出了极为美观且富有弹性的设计。麻省理工学院的研究人员最新研发出的材料添加了蜂窝和人体骨骼的特性，可进一步增强先进建筑材料的强度，并有可能增强某些飞机、航天器和机器人的弹性。

正如即将在美国机械工程师学会即将召开的计算机与工程信息会议上发表的一篇新论文中所述，麻省理工学院比特与原子中心 (CBA) 的团队开发了一种制造板状晶格的新方法，这种高性能材料可用于汽车和航空航天设计。“这种材料就像钢制软木。它比软木轻，但强度高，刚度高，”该论文的资深作者、麻省理工学院比特与原子中心 (CBA) 的首席研究员 Neil Gershefeld 解释说。

为了实现这一突破，工程师们改变了传统的折纸 Miura-ori 折痕，这种折痕已用于制作“夹层结构”的板格，即将波纹芯放置在两块平板之间。尽管标准的板格夹层结构通常采用缓慢、昂贵且困难的粘合剂和焊接制成，但该团队将 Miura-ori 设计的尖角修改为面，以便通过铆钉和螺栓连接板。这种改变的设计可以通过不同的折痕图案和形状进一步定制，以磨练特定的刚度、灵活性和强度——就像骨头和蜂巢中的细胞形状一样。

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根据该团队的研究结果，剪纸增强板格可承受的力是标准铝波纹设计的三倍。此类变化对于汽车、飞机和航天器所需的轻质减震部件具有巨大的应用前景。

“板状晶格的构造非常困难，因此宏观层面的研究很少，”该论文的共同主要作者、CBA 研究助理 Alfonso Parra Rubio 解释道。“我们认为折叠是更容易利用这种由金属制成的板状结构的途径。”

为了展示剪纸艺术的结构和艺术能力，该团队的一些研究生甚至设计了三件大型三维雕塑，目前陈列在麻省理工学院媒体实验室。“归根结底，这件艺术作品之所以能够问世，是因为我们在论文中展示了数学和工程方面的贡献，”帕拉·鲁比奥说。“但我们不想忽视我们作品的美学力量。”

目前，新的板格制造方法仍然难以在施工前建模。不过，展望未来，该团队打算构建用户友好的 CAD 工具，以简化剪纸格子设计过程。根据麻省理工学院周二的公告，他们还希望研究如何降低在生产前模拟设计的计算成本。