临时结构通常存在设计上的短板,要么可以轻松放置和拆卸,要么可以压缩起来紧凑运输,要么结构坚固却十分笨重,想要在这三点之间找一个平衡,从工程学角度来讲是项不小的挑战。最常见的方法,例如帐篷,主要是由相互连接的杆元件组成,外面蒙上一层织物,这些杆元件可以同步伸缩,然后把连接各个杆的“关节”锁定,就能形成一个相对稳定的结构,不过这个组装过程比较繁琐,遇到大风也很容易被掀翻。
其次就是利用充气膜,通过单一的压力输入使其变形为目标形状,这种结构需要很好的气密性,有时候还需要持续充气,如果阀门泄漏或者被刺破,很快就会萎缩甚至发生爆炸事故。而建筑工地上随处可见的临时板房就不用说了,结构相当稳固,但板材运输、拆卸搭建多有不便。现在,十分有创意的解决方案来了。来自哈佛大学的科学家团队成功开发出一种米级、多稳态的充气折纸结构,而灵感来源于古老的折纸手艺。
这种充气折纸结构折叠起来时非常容易收纳,但充一下气就能自动展开成特定的空间结构,比如拱门或避难帐篷等,不需要额外在内部进行结构支撑,这项研究或为大型折纸结构的工程学应用铺平了道路,相关论文于4月22日发表在《自然》(Nature)上。