摺紙啟發新世代「會呼吸」的智慧材料

源自日本傳統工藝的摺紙藝術，如今在密西根大學團隊的創新研究中，展現出突破性的材料科學應用潛力。這項發表於《自然通訊》期刊的研究，將千年摺紙技法轉化為可精準控制變形的智慧材料基礎。

研究主持人詹姆斯·麥金納尼博士指出：「過去十年間，摺紙結構的變形與展開特性已引發廣泛關注。」現任職於空軍研究實驗室的他強調，團隊特別聚焦於不同摺法如何影響材料在受力時的反應。這種控制技術若能實現，將徹底改變從運動鞋底到飛機機翼等各類產品的設計方式。

研究團隊開發出嶄新的摺疊模型，其原理類似皺摺紙板比平整紙張更易預測變形路徑。麥金納尼解釋：「無論是建築結構或貨運包裝，傳統設計總在承重能力與總重量間取捨。我們的目標是透過摺紙皺摺提升承重表現，卻不增加額外重量。」

這項跨國合作匯集喬治亞理工學院、普林斯頓大學等頂尖學者。密西根大學物理系毛曉明教授說明：「這屬於『超材料』研究範疇——透過結構設計而非化學成分來創造新特性。簡單的幾何摺疊就能賦予平面材料全新物理性質。」

喬治亞理工學院物理系副教授澤布·羅克林以紙張為例：「當你拉扯紙張兩端，它既保持完整又能夠皺摺彎曲，這種有別於傳統固體的雙重特性極具應用價值。」然而要精準「程式設計」材料的變形方式，仍是當代物理學的重大挑戰。

有別於過往僅能模擬方形摺疊的侷限，團隊首創梯形摺疊模型。麥金納尼表示：「梯形面展現出全新的反應模式，使材料能像呼吸般均勻伸縮，或如扭轉般剪下變形。」更令人驚喜的是，某些方形摺疊的特性竟在梯形結構中依然適用，暗示可能存在跨設計的通用原理。

羅克林教授總結道：「雖然目前屬理論研究，但這些發現為未來應用開拓無限可能。人體等生物組織正是自然界中能按需變形的智慧固體，而我們正試圖用摺紙科技重現這種精妙設計。」

[end]