研究人員從折紙中獲得靈感，開(kāi)發(fā)新型3D打印結(jié)構(gòu)

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美國(guó)西北大學(xué)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)利用從折紙中獲得的靈感，創(chuàng)造出一種先進(jìn)的3D打印替代品。研究成果12月22日發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。

研究人員首先使用半導(dǎo)體制造中最先進(jìn)的方法創(chuàng)建二維結(jié)構(gòu)，并在超薄薄膜上精心放置 折紙樣切割口。然后，由薄膜中的殘余應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定會(huì)創(chuàng)造出定義明確的3D結(jié)構(gòu)。工程化的折紙結(jié)構(gòu)可用于許多應(yīng)用，從微觀規(guī)模的抓取器（如細(xì)胞采摘）到空間光調(diào)制器，再到飛機(jī)機(jī)翼的流動(dòng)控制。

通常情況下，一個(gè)折紙圖案可以創(chuàng)造的形狀數(shù)量是有限的。但通過(guò)使用切割的變化，該團(tuán)隊(duì)能夠展示薄膜彎曲和扭曲，從而產(chǎn)生更多的形狀，包括對(duì)稱和非對(duì)稱配置。研究人員使用幾十納米厚度的薄膜，在微觀尺度上的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)不同尋常的三維形狀，并表現(xiàn)出更廣泛的功能。

例如，靜電微鑷子扣合，這對(duì)柔軟的樣品可能是苛刻的。相比之下，基于折紙靈感的鑷子可以被設(shè)計(jì)成通過(guò)調(diào)整拉伸量來(lái)精確控制抓取力。設(shè)計(jì)切割位置和基于計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)行為的能力消除了試錯(cuò)，在此過(guò)程中節(jié)省了金錢(qián)和時(shí)間。

論文標(biāo)題為《Kirigami Engineering—Nanoscale Structures Exhibiting a Range of Controllable 3D Configurations》。