解讀「紙切藝術」成新材料和裝置的靈感源泉
來自麻省理工學院的研究團隊，根據日本切紙藝術 kirigami 的靈感，發展出一種可轉換幾乎任何二維形狀為其他二維形狀的計算策略。研究新方法可解決設計運動材料和裝置的設計挑戰，例如設計一個機器人可以變形從而完成不同的任務。此新方法的應用有巨大的潛力，例如智慧建築物和家居物品等。
“切紙藝術”啟發科學創新
kirigami 是一種將紙張剪裁成由多個單元組成的細緻、精美的藝術形式，在 kirigami 中，一塊紙張經過剪裁後可以呈現三維形式。近年來學者們將 kirigami 的創意應用於水收集材料、機器人夾爪、可拉伸電子器件等等方面。然而現有的 kirigami 毫無命裁部署的膨脹&收縮轉換形式——即如何在一張材料的表面上明確指定不同的剪裁，以便將其變形為所需的形狀。
革新策略催生了設計解決方案
2023 年 6 月 1 日即最新一項研究中，麻省理工學院的研究員發表了將 kirigami 的靈感應用於材料形變的新方法，這是一個計算策略，其目的是將基於任何單獨的 2D 形狀及其轉變而加以解決。透過引入一種「四桿件（Four-Bar linkage）」的元素，研究團隊得以建立一個突破性的框架，以指導到任何受試材料的命裁策略。此外透過事先建立材料之餘周圍空間的約束關係，研究員可以有效地簡化從二維平面到三維物體轉換的過程。
應用前景
kirigami 演算法更改了靜態材料設計的方式，在工程學、物理學甚至是建築學領域中均具有大量應用潛力。其中最明顯的一個應用是將其應用於 renewable building energy 上，以便更精確地控制建築物的進入和衝擊耐受力。此外透過利用該算法進行 3D 配置和進行創新醫療器械等等方面都可繼續發揮。
結論： kirigami 突破讓材料設計更靈活多變
隨著研究者發現 kirigami 藝術中一些數學規律，革新式的計算策略已經得到理解決 kiriagmi 及其受試材料的創意性深思熟慮的問題。當前 kirigami 證實了帶有堅實數學導向的科學和技術能夠在難尋寔的學術前沿問題上提供可行的解決方案。應當關注這一科學領域的發展，並開始思考自己可如何透過 kirigami 裝置改變世界。
