南方科技大学/香港大学联合团队《Nature Communications》：多材料3D打印自锁厚板折纸超材料结构

Ye, H., Liu, Q., Cheng, J. et al. Multimaterial 3D printed self-locking thick-panel origami metamaterials. Nat Commun 14, 1607 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-37343-w

折纸结构与技术作为一个前沿研究领域，在空间结构、吸能结构、机器人等应用中展现了巨大的潜力。但是，受限于传统制造方法，现有折纸结构主要由单一材料构成，无法兼顾可承载与可折叠这两大刚柔相悖的力学功能。例如，使用纸张折叠形成的折纸结构，拥有良好的可折叠性，却无法承受较大的载荷；而使用金属材料制成的折纸结构，承载能力优异，却无法折叠。

针对这一问题，南方科技大学葛锜/香港大学陆洋联合科研团队提出了一种可以使折纸结构兼具可折性与大承载能力的设计与制造策略。通过刚柔耦合Miura厚板折纸结构的巧妙设计，实现“压转拉”的特殊变形模式，使得折纸结构能够承受自身重量1万1千倍以上的静态载荷，并可以有效得吸收动态载荷所产生的冲击能。该工作利用折纸结构与技术这一前沿研究领域作为研究载体，将机构运动学、结构力学、超弹性力学、板壳理论等力学知识有机融合，并通过多材料3D打印这一先进成型技术将所设计的折纸结构一体化制造，用于检验“压转拉”折纸结构设计理论。

该工作以题为“Multimaterial 3D Printed Self-locking Thick-panel Origami Metamaterials”的研究性文章近日在《自然∙通讯》(Nature Communications)上发表。