盖世汽车讯 剪纸（Kirigami）是日本折纸艺术（origami）的一种变体，它通过切割来创造三维结构，例如用纸张制作的立体贺卡。剪纸在工程设计中也有应用，可以用来制造具有独特力学性能的材料。然而，大多数关于剪纸材料的研究都集中在平行和垂直切割的结构上，这限制了最终产品的应用范围。

据外媒报道，大阪大学（University of Osaka）的研究人员开发出一种新型的倾斜切割剪纸结构，这种结构在拉伸时可以扭转。这种设计可用于制造软体机器人。该研究发表于期刊《Royal Society Open Science》。

图片来源：期刊《Royal Society Open Science》

在工程领域，可以通过在平面薄片上进行精确切割，制造出复杂而柔韧的三维结构，而这些结构是传统制造技术无法生产的。这些剪纸材料具有独特的力学性能，例如高强度重量比，这些性能源于其内部结构，而非基材的化学成分。

在典型的剪纸图案中，切割方向与加载方向平行或垂直。然而，大阪大学的研究团队另辟蹊径，通过在聚酯薄片上进行周期性的平行倾斜激光切割，创造出了创新的剪纸图案。随后，他们将薄片卷成圆柱体，并进行了力学测试。

该研究的主要作者Isamu Hashiguchi表示：“我们能够根据手性来表征这些剪纸结构的力学性能。手性是一种几何属性——手性结构无法与其镜像完全重合。”

手性的一个常见例子就是人手。虽然双手相似，但并不完全相同，也无法完全重叠。材料中的这种“手性”非常重要，因为它使得开发具有可调性能的材料成为可能，从而拓展了材料的潜在应用。

在力学测试中，科学家发现拉伸圆柱形薄片会导致其发生扭转和旋转。因此，开发出的结构提供了一种有效耦合张力和旋转的方法，这意味着沿结构施加的力可以转化为旋转力。

资深作者Ryuichi Tarumi表示：“我们发现一些手性剪纸结构具有负泊松比（auxetic）特性。这意味着当这些结构沿纵向拉伸时，它们会横向膨胀而不是变薄。”

负泊松比材料可应用于医疗支架，以支撑支气管、食道和血管的扩张。剪纸结构在拉伸下的旋转特性也使其成为极具潜力的柔性扭转致动器，这种具有扭转能力的柔性机器人组件可用于灵巧操作。