受折纸启发 科学家开发新一代稳定的充气结构
据外媒报道，2016年，一个充气拱门在环法自行车赛上造成了巨大的破坏，它倒塌后砸在了一名自行车车手身上，使他从自行车上摔了下来，在官员们争相清理道路上的碎片时，比赛推迟了。官员们将拱门的倒塌归咎于一名路过的观众的皮带扣，但真正的罪魁祸首是物理学。今天的充气结构，从野外医院到体育场馆，都是单稳态的，这意味着它们需要持续的压力输入，以维持其充气状态。失去这种压力，结构就会回到其唯一稳定的形式--扁平。但是，如果这些结构有一个以上的稳定状态呢？如果拱门充气时和平放在地上时一样稳定呢？
现在，哈佛大学约翰·A·鲍尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员受折纸启发，开发了双稳态充气结构。该研究发表在《自然》杂志上。
“该研究为新一代坚固的大型充气系统提供了直接的途径，这些系统在部署后锁定在原地，不需要持续的压力，”SEAS的威廉和阿米-宽-达诺夫应用力学教授、该论文的资深作者Katia Bertoldi说。
受折纸的启发和几何学的指导，研究小组开发了一个三角形积木库，可以弹出或折平，并以不同的配置进行组合，以建立封闭、多态的形状。
美国东南大学材料科学和机械工程系副教授、论文共同第一作者Benjamin Gorissen说：“我们依靠的是这些积木的几何形状，而不是材料特性，这意味着我们可以用几乎任何材料来制作这些积木，包括廉价的可回收材料。”
将他们的设计过程带入现实世界，研究人员用厚厚的塑料板设计并建造了一个8*4英尺的充气式庇护所。
“你可以想象这些庇护所被部署为灾区应急响应的一部分，”东南大学的博士生、该论文的第一作者之一大卫-梅兰芳说。"它们可以平放在卡车上，你只需要一个压力源来给它们充气。一旦它们被充气，你就可以移除压力源并转移到下一个帐篷上。"
庇护所可以由一两个人建立，而不是像今天的军事野战医院那样需要十几个人部署。
这些折纸结构的构件可以混合和匹配，以创建任何形状或尺寸的结构。研究人员建造了一系列其他结构，包括一个拱门，一个可延伸的吊杆和一个宝塔式结构。研究人员还设计了具有两种以上稳定形式的形状。
"我们已经解开了一个前所未有的大型充气结构的设计空间，这些结构可以折叠平整，并保持其部署的形状，而没有灾难性破裂的风险，"设计研究生院的皮尔斯-安德森设计工程讲师、论文的共同作者查克-霍伯曼说。"通过使用可充气的、可逆的驱动装置来实现硬墙结构围护，我们看到了重要的应用，不仅在地球上，而且有可能作为月球或火星探测的栖息地。"