哈佛大学工程师和设计师开发出新框架用于控制充气膜上褶皱的形成位置

盖世汽车讯 从泳池浮垫、环法自行车赛的拱门，到救命的急救复苏器和汽车安全气囊，充气结构在生活周围随处可见。尽管这些结构用途广泛，但它们仅限于两种稳定状态——充气和放气。

这种情况或许不会持续太久。据外媒报道，哈佛大学由工程师和建筑设计师组成的研究团队开发出一种基于力学的框架，可以精确控制充气膜上褶皱的形成方式和位置。他们利用这些可控的褶皱，制造出轻质充气物体，这些物体在充气后会改变形状，并展现出物理学家所说的多稳态特性——能够锁定在多个稳定的形状上。

这项发表在《先进科学》上的研究为探索新型复杂充气装置奠定了基础。

该研究由哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院威廉和阿米·库安·达诺夫家族应用力学教授(William and Ami Kuan Danoff Family Professor of Applied Mechanics)Katia Bertoldi以及哈佛大学设计研究生院熊谷建筑技术教授(Kumagai Professor of Architectural Technology)Martin Bechthold共同领导。

Bertoldi表示:“这个项目不仅探索了多稳态在新的、或许出乎意料的应用方式，也展现了设计师和工程师之间合作的巨大潜力。”

多稳态:设计与工程的挑战

该项目始于几年前，当时共同第一作者Hye Jun Youn还是哈佛大学设计研究生院的一名硕士研究生，她开始尝试使用热塑性聚氨酯薄膜——这种材料也常用于大多数泳池玩具。她设计了一种名为“PneuBots”的模块化充气装置，这种装置充气后会奇妙地卷曲弯曲成稳定的形状，这激发了她对这种行为背后物理机制的兴趣。

在哈佛大学，她寻找合作者的过程中遇到了结构设计教授Bechthold，后者成为了她的项目导师。她通过Bechthold教授和同学Leon Kamp与哈佛大学工程与应用科学学院的Bertoldi团队取得了联系。