【48812】交大密西根院朱宰亨课题组提出三维可重构曲线模块化折纸结构的逆向规划

  近来，上海交通大学密西根学院教师朱宰亨及其合作者在世界闻名学术期刊《天然通讯》（Nature Communications）上宣布了题为“Inverse design of 3D reconfigurable curvilinear modular origami structures using geometric and topological reconstructions”（运用几许和拓扑重建的三维可重构曲线模块化折纸结构的逆向规划）的科研论文。研讨团队提出了一个可重构机械超资料的规划结构，可以在恣意给定三维曲折非周期形状内逆向规划可重构性 ，突破了传统三维可重构超资料一定要运用稳定周期性形状单胞（unit cell），导致可重构性单一的约束。

  微观到微观制作技能的渐渐的提高，使制作有着天然界内史无前例功能的超资料成为可能。经过人工结构而非天然构成的资料结构，超资料的物理特性并不依赖于资料的分子结构或晶体结构自身，而是源自于精巧规划的几许形状和拓扑结构。近年来人们不断地探究着超资料功能的极限，其间一个方向便是使超资料可重构。可重构超资料的表面形状和内涵排布是可调理的，可以以被迫、自动，乃至智能的办法调整它们的物理特性，来习惯乃至影响改变的外部物理环境。前史悠远持久的剪纸与折纸技艺，因具有强壮的可重构性和宽广的规划空间，而成为了这类资料的抱负构建渠道之一。但是，大多数根据此类可重构超资料要求其单元具有空间周期性，导致了其难以使用于具有各种曲率的实践工程或是艺术修建的构建，这类使用场景往往要求单元的巨细和形状不再具有均一性。

  图 1. （a-e）体积映射和缩放办法（f-g）体积映射和缩放办法在不一样的形状，不同单元的使用

  为此，由朱宰亨带领的研讨团队探究了三维可重构折纸资料的逆向规划结构。经过体积映射（volumetric mapping）和缩短的数学办法（图一），研讨团队提出可生成空间梯度单元来习惯三维杂乱曲线几许体，并对模块进行几许和拓扑重建，赋予可重构超资料给定自由度（图二）。 因为适用于恣意给定的曲线非周期形状，这项工作为三维可重构体系的实际使用打下根底。

  朱宰亨和上海交通大学航空航天学院周翔副教授为该论文的一起通讯作者。 榜首作者是密院博士属相锴，一起作者是密院硕士生梁子赫和博士生邹璧卉。研讨工作得到上海市天然科学基金、我国国家天然科学基金和上海交通大学招聘的非我国外籍教师研讨鼓励方案的赞助支撑。

  朱宰亨，上海交通大学密西根学院副教授，博士生导师。2005年在美国德克萨斯农工大学取得博士学位，2006年至2011年在德克萨斯农工大学和美国克莱门森大学从事博士后研讨。2011年至2016年曾任美国北德州大学助理教授。2016年参加密西根学院，首要进行机械超资料，4D打印，非充气轮胎的规划和力学理论研讨。曾以通讯作者在尖端期刊Nature Communications, Advanced Materials, Advanced Functional Materials和Journal of the Mechanics and Physics of Solids宣布过论文。掌管国家天然科学基金面上项目。

  肖锴，上海交通大学密西根学院2018级直博生，师从朱宰亨副教授。曾获上海交通大学研讨生优异奖学金。研讨方向为柔性超资料的逆向规划和力学剖析。曾任密院课程VM395和VM495的试验助教。