科學(xué)家們正在轉向日本的折紙藝術(shù)，設計抗沖擊材料，使航天器可以重復使用，頭盔更有效，汽車(chē)更安全。美國華盛頓大學(xué)的研究人員使用了數百年歷史的紙張折疊技術(shù)來(lái)制作原型材料，以減少沖擊的壓縮應力。

這種“超材料” - 也就是說(shuō)，一種被設計成具有自然界中沒(méi)有的屬性的材料 - 可用于軟化在著(zhù)陸時(shí)傳遞到航天器腿部的力。這將消除可重復使用火箭的一個(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)重復單一類(lèi)型的構建塊來(lái)構建所有類(lèi)型的結構，或者像我們所說(shuō)的那樣重復單元格，”他說(shuō)。

該團隊使用折紙原理為其新材料原型設計了單元格，然后使用三層繪圖紙進(jìn)行構建。

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 )迅速彈回形狀。

然后研究人員將20個(gè)細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GoPro攝像機跟蹤了穿過(guò)鏈條的沖擊引起的壓縮波。當細胞反彈回形狀時(shí)，它們也會(huì )跟蹤，沿著(zhù)鏈條引起相反的張力波 - 稱(chēng)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(zhù)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)。“當能量到達你的時(shí)候，它就不再推動(dòng)了。它在拉動(dòng)。“

研究人員表示，數學(xué)上已經(jīng)預測，稀疏波會(huì )超過(guò)一系列細胞中的壓縮波，但他們的第一次實(shí)際證明是這種現象。

“影響是我們每天遇到的問(wèn)題，我們的系統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(chē)在車(chē)禍中表現得更好。”

雖然原型是由紙制成的，但該架構可以在適合每種應用的一系列材料中復制。

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