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这种可变形的聚合物灯笼移动起来就像是活的
研究人员开发了一种聚合物结构，其灵感来自于经典的“中国灯笼”，当它被压缩或扭曲时，它可以变成十几种弯曲的三维形状。这些快速的形状转变也可以通过磁场远程触发，这使得该设计适合许多潜在用途。灯笼的结构如何[...]
来源:SciTech日报研究人员开发了一种聚合物结构，其灵感来自于经典的“中国灯笼”，当它被压缩或扭曲时，它可以变成十几种弯曲的三维形状。这些快速的形状转变也可以通过磁场远程触发，这使得该设计适合许多潜在用途。
灯笼结构是如何构建的
为了制作灯笼，团队首先将薄聚合物片切割成类金刚石平行四边形的形状。然后，他们在板材中间添加了一排均匀间隔的切口，产生由实心材料条在顶部和底部固定在一起的平行丝带。当这些顶部和底部条带的末端连接在一起时，薄片向外弯曲并呈现圆形的灯笼状形状。
具有储存能量的双稳态设计
“这个基本形状本身就是双稳态的，”该研究的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授杰尹说。 “换句话来说，它有两种稳定的形式。当然，它的灯笼形状是稳定的。但如果你压缩这个结构，从顶部向下推，它会慢慢开始变形，直到达到临界点，此时它会变成第二个稳定的形状，类似于陀螺。在陀螺形状中，该结构存储了用于压缩它的所有能量。所以，一旦你开始拉起该结构，你将达到一个点，所有能量立即释放，导致它很快就会恢复成灯笼形状。”
扭曲、折叠和多稳态变化
远程控制和实际演示
稳定性、形状和能量存储建模
为了更好地了解每个版本的灯笼的行为方式，该团队开发了一个数学模型，该模型描述了结构的几何形状如何影响其形状以及每个稳定状态下存储的弹性能量的量。