OrigamiInspired材料可以软化可重复使用的航天器的打击坂本隆一

Origami-Inspired材料可以软化可重复使用的航天器的打击

像SpaceX的猎鹰9这样的太空飞行器可以重复使用。但这意味着，就像奥运体操运动员希望获得金牌一样，他们必须坚持着陆。

着陆对火箭的腿部造成压力，因为它们必须处理来自着陆垫撞击的力解决这个问题的一种方法是用吸收一些力量并软化打击的材料制造腿部。

华盛顿大学的研究人员开发了一种新颖的解决方案，以帮助减少冲击力 - 适用于航天器，汽车及其他领域的潜在应用。受折纸纸折叠艺术的启发，该团队创建了一种超材料的纸模型，该模型使用“折叠折痕”来软化冲击力，从而促进松弛链中应力的力 。该团队于5月24日在Science Advances上公布了其结果 。

“如果你戴着由这种材料制成的橄榄球头盔并且有些东西击中头盔，你就不会感觉到头部受到撞击。当能量到达你时，它就不再推动了。它正在拉动，”相应的作者Jinkyu说。杨，航空航天与航天学副教授。

杨和他的团队设计了这种新的超材料，以获得他们想要的属性。

受折纸艺术折叠艺术的启发，华盛顿大学的团队创建了一种超材料的纸模型，该模型使用“折叠折痕”来软化冲击力，以应对航天器，汽车及其他领域的潜在应用。图片来源：Kiyomi Taguchi /华盛顿大学

“超材料就像乐高积木一样。你可以通过重复单一类型的结构单元或单位单元来制造所有类型的结构，”他说。“根据您设计单元的方式，您可以创建具有前所未有的独特机械性能的材料。”

研究人员转向折纸艺术来创造这种特殊的晶胞。

“折纸非常适合实现单元格，”合着者，美国大学航空航天博士生Yasuhiro Miyazawa说。“通过改变我们将折痕引入扁平材料的位置，我们可以设计 出折叠和展开时表现出不同刚度的材料。在这里，我们创造了一个单元格，可以减轻人们推动它时感觉到的力量，并强调它当细胞恢复正常形状时，紧张状态就会消失。“

像折纸一样，这些单元格原型都是用纸做成的。研究人员使用激光切割机将虚线切割成纸张，以指定折叠位置。团队沿着线条折叠纸张以形成圆柱形结构，然后在两端粘合丙烯酸帽以将细胞连接成长链。

研究人员排列了20个细胞，并将一端连接到一个装置，该装置推动并引发整个链条的反应。使用六台GoPro摄像机，该团队跟踪了初始压缩波和随后的张力波，因为单位细胞恢复正常。

由折纸单元组成的链显示出反直觉的波动：即使来自装置的压缩推力开始整个反应，该力也从未进入链的另一端。取而代之的是，当第一个单位细胞恢复正常并在链条中越来越快地传播时，它就被张力所取代。因此在链的末端单元电池仅感觉到张力 力 拉回来。

“影响是我们每天遇到的一个问题，我们的系统提供了一种全新的方法来减少其影响。例如，我们希望用它来帮助人们和汽车在车祸中表现更好，”杨说。 。“现在它是由纸制成的，但我们计划用复合材料制成。理想情况下，我们可以针对每种特定应用优化材料。”

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