在过去的十年中,随着折痕设计、力学建模和可展开制造技术的发展进步,各类折纸/剪纸结构及其应用迅速出现:应用于航空航天领域的可展天线、钻杆、太阳翼等,其折展比更优、质量体积比更小;应用于医疗技术领域的人造血管支架、微型抓手,实现了跨越空间进行手术的目标;将折纸结构应用于致动器,其可弯曲性能会承受或减轻一定的应力,可以用于穿戴辅助设备、电子设备;应用于能量吸收装置,可以提高装置承受破坏性负载时的能量吸收能力,如用于减轻汽车撞击、地震等伤害的各种装置.近期,折纸/剪纸结构及其特性在一些新兴技术设备的构造中有了新的突破:如在切割、折叠和屈曲中的应用,在可伸缩/可变形电子器件、机械/光学超材料、微米/纳米级生物传感器和执行器中的应用,更为显著的进展是将功能材料(单晶硅、形状记忆聚合物、储能材料、石墨烯等)部署到3D微纳米级折纸结构中.本文首先概述了折纸基础知识——常见的折痕图案和数学定理,然后重点介绍了基于折纸/剪纸结构诸多特性的工程应用策略,最后探讨了其潜在研究方向及未来所要面临的挑战.
折纸 剪纸 折叠特性 超材料 功能材料