薄膜板與充氣膨脹單元使得平面結構能彎曲成所需形狀
引言
一個三人團隊在索邦大學的材料科學家 Tian Gao、José Bico 和 Benoît Roman 發展了一種新的方法，可以創造出可以變形成曲線三維物體的薄膜板，而不需運用摺皺或切割等方式。他們在《Science》期刊發表的研究中，靈感來自於植物葉片的形態變化，創造出一種類似的材料，用於新穎的應用。
先前的工程努力
過去的工程努力已經證實，在開始製作三維產品時，從一塊平面材料開始是可能的。通常這樣做是為了方便運輸，例如，摺平的紙箱佔用的空間要小得多。機器人工程師和計劃發射太空探測器的科學家們也發現了這種材料的有用性。然而創造出這種材料需要克服一個重要的障礙。例如，如果你看一張平面的地圖，大陸的形狀會被扭曲，這是因為它們已經從一個球體上延伸並被壓成平面。
解決問題
研究人員注意到，從平面物體創造三維物體的嘗試通常需要運用摺皺或切割的方法。他們試圖透過一種新的方法來克服這個問題，該方法源於他們關於植物群體細胞如何工作的觀察。例如，玉米植物的葉片可以根據天氣條件開啟和關閉-它們透過充氣細胞使用液壓力量充氣。為了在製造的材料中再現這種能力，團隊創造了一種基於高斯細胞的形狀變化結構。他們在平面板內部的充氣梯形通道上進行了 3D 列印，然後將其夾在兩層密封材料之間。當空氣被抽入三明治的中心部分時，上部和下部的平面表面被推動和拉伸成具有獨特高斯曲率的新形狀。透過改變梯形的大小和形狀，研究人員能夠改變可以形成的 3D 形狀。
意義與展望
該研究的結果為進一步開發製造靈活塑形材料的方法提供了新的思路。這種創新的薄膜板可以應用於各種領域，從機器人技術到太空探測。這種材料的製造方法不僅簡單易行，而且可以根據需求進行設計和定制。未來，這一技術可能有助於創造出更多形狀變化多樣的產品，滿足不同領域的需求。
結論
三人團隊在薄膜板和充氣膨脹單元的研究中成功地實現了將平面結構彎曲成所需形狀的目標。他們的新方法受到植物葉片形態變化的啟發，並在製造領域引起了廣泛的興趣。這項研究為未來的材料科學研究和應用開闢了新的道路。
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