科学家受折纸启发开发新型材料 物理性质可调整

据《每日科学》网站报道，近年来，物理学家和材料科学家们都要应对这样一个日益突出挑战——如何设计出可控的新材料，使人们不用只是依赖材料的原有性质，从而随心所欲的“定制”所需要的物理特性。

只通过改变微观结构，传统材料就可以转变为新型材料

马萨诸塞大学（University of Massachusetts Amherst）的物理学家Christian Santangelo和物理学家Arthur Evans、高分子聚合专家Ryan Hayward以及来自康奈尔大学和西新英格兰大学的数位专家们，正在使用一种基于折纸的折叠技术“调整”素材的基本物理属性，最后可能会研发出分子级别的机器，完成机械性任务。相关研究成果发表在《科学（Science）》网站上。

在几天前的物理学会议上，Santangelo提到了一种特殊类型的折纸材料——Miura-ori的独特性质。Miura-ori以发明这一技术的天体物理学家名字命名，它是一系列折叠过的平行四边形，仅通过折叠就改变了纸张的刚度。

这种特殊的折叠也被称为镶嵌细工（tessellation），在一些树叶、组织中也可以见到，它在平面平面中置入曲折重叠的模式。以这种方式被折叠的物体有点像手风琴，所以它们的体积可以被压缩得非常小，只需很小的力就可以从角落展开整个物体。这种技术被广泛应用于太空领域，发射配备太阳能阵列的卫星。

Santangelo解释道：“如果你从一个轴压缩材料，它们就会从其他方面展开。而会有少数材料体现出相反的特性，即在一个方向折叠，它们会从所有方向折叠。Miura-ori正利用了这种特性来制造新的设备。只通过改变微观结构，传统材料就可以转变为新型材料。”

Santangelo提到，活跃的材料可以通过温度、压力、电磁场或其他环境的改变，调整形状、规格和物理特性。借助这样的材料，研究人员可以从简单结构入手制造出完整的结构和系统。

物理学家指出，想要找出可以重置物理属性的材料几乎不可能，但这种受折纸启发的材料能够提供很高的灵活性，因为物理性质主要受折叠方式的影响。