【直播】【红杉学社】伦敦玛丽女王大学贾东升博士：折叠结构的分类及应用
以下文章来源于红杉学社 ，作者杉杉子
本次论坛由红杉学社主办，于2021年10月30日20:00开始，授权蔻享学术进行网络直播。
引言
你玩过折纸吗？平平无奇的纸张通过你灵巧的双手总会变成栩栩如生的小兔子、千纸鹤、纸飞机，它们陪你度过了烂漫又天真的童年。可你又想过这折纸的背后的原理吗？近年来，科学家们通过折纸艺术中折痕的位置、方向、形状以及处理它们的顺序开发出许许多多造福人类的折叠结构技术。本期讲座我们将探讨这些神奇折叠结构背后的原理和应用价值。
主讲人介绍
贾东升
伦敦玛丽女王大学博士在读，本科、硕士研究生均毕业于西北工业大学飞行器制造工程专业。主要研究兴趣是结构优化设计、特征驱动的结构优化方法、折叠结构与材料、小样本机器学习算法。
参
与
方
式
讲座日期：10月30日
英国时间：下午1点 || 北京时间：晚上8点
本期看点
1. 平面材料如何通过折叠转化成三维机器人？
2. 3D技术和计算机设计如何在折叠结构领域中应用？
3. 折叠结构的研究与应用现状、前景是什么？
背景介绍：
什么是折叠结构？
折叠结构 （origami structure）指的是一种突破传统静态结构的拥有两个或多个形态的可“变身”结构。受古老的折纸艺术启发，科学家与工程师运用折叠原理，能够将二维平面的材料制成三维结构，在功能上实现折叠与伸展的效果，具有变形的特性。
折叠结构的分类
不同的折叠方式，形成不同的折痕，创造独特的几何和物理特性。因此，折叠结构可以根据折痕的位置、方向、形状、顺序进行分类。譬如现阶段可折叠手机中，内折还是外折的不同折叠方向将会带来从成本、功能、技术难度与用户习惯等多方位的差异。根据折痕形状，在工程中常见的分类可以包括四折痕折纸单元、六折痕折纸单元和组合折痕折纸单元等。折叠结构还可以通过不同的驱动方式进行分类，譬如光、电、热能等驱动。
折叠结构目前的应用
折叠结构可以广泛应用各个领域。在建筑领域，设计师运用折叠艺术对建筑物的顶棚、立面和节点进行设计，能够创造出兼具功能性和美感的建筑。横滨国际客运中心便是杰出代表。在材料科学领域，研究者开发出蜂窝板、类蜂窝板的环保节能材料。在电子生产领域，研究者已经开发出可变形的新型锂电池，能够降低因电池变形引发的自爆危险。在医学领域，研究者发明了人造血管支架、精密的手术器具等。譬如人造血管支架能够在完全折叠情况下通过血管，抵达目标地点后展开，进行血管重建。
讲座Q&A：
1. 相对于静态结构，折叠结构的优势是什么？
折叠结构相较于传统结构最主要的优点就是可以改变形态，从而改善或者创造出新的功能。事实上可折叠结构的产生从一开始就扮演着"一体多用"和"节约空间"的角色,使多功能集于一体成为了可能。例如在某些机器人的设计中会在脚的部位增添折叠结构，这样就可以使得机器人拥有了抓取的功能。而在某些场馆的设计中，为使场馆配适不同的场景和活动，设计师需要将场馆顶部设计成可以折叠的样式，这样的设计即需要保证功能，又要考虑到材料的节省和美观。折叠结构的出现使得人类的生活更加丰富和多元，它不仅能够满足人类日益复杂的审美需求，也为诸多领域的产品赋予了更多更优化的功能。
2. 折叠结构的所面临的难关有哪些？
折叠结构面临的最大的难题就是现行的大部分工业技术还不能将理论变成现实，其中最难突破的主要就是材料的选取和工艺的流程。拿柔性屏幕为例，过去的一个世纪电子屏幕越来越逼近人眼仿生科学的极限，但是却都是硬邦邦的平面，直到科学家突破了超低温非硅制程集成技术才生产出OLED（Organic Light Emitting Diode）屏幕，而这才使得曲面屏幕手机从概念手机变成了真实可使用的产品。任何学科的发展都离不开交叉学科的帮助，而折叠结构所面临的难题也需要材料科学、工业制造、计算机设计和模拟等领域的帮助来共同解决。
红杉学社
2020年开始的疫情带给我们伤痛和磨砺，也留下了思考的时间。红杉学社在这样的思考中淬炼成型。从第一场为了关爱留学生而生的公益公开课，到越来越多志同道合的学生学者加入，我们汇溪成流。背靠强大的学者群，红杉学社公开课做到了多学科覆盖：自然科学、基础科学、社科人文、教育学、商业管理、创业金融、职场就业、生物健康科学、计算机科学。学社旨在联合海内外学者共同打造一个有深度的海内外 知识交流平台。和大家共同成长，蔚然成林。
专题直播&回放链接：
https://www.koushare.com/topic-sc/i/hs-xs
编辑：黄琦
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