麻省理工博士「憑空變出」迷你椅子，揭開摺紙與摺剪術在工程領域的巨大潛力
Know when to fold them: the tech inspired by origami
作者: Chris Baraniuk | 時間: Tue, 03 Mar 2026 05:45:46 GMT | 來源: BBC
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實驗室裡響起一片吶喊聲——幸好，那是歡欣的吶喊。麻省理工學院（MIT）博士候選人 Akib Zaman 剛才彷彿憑空製造了一把迷你椅子。
他拉動一條附著於扁平、類似華夫格的矩形材料的線，該材料被分隔成數十塊看起來彎曲不正的方塊。隨著細心的拉扯，這塊板狀物壓縮在一起，突然站立起來，並呈現出一張微型的、流線的現代主義風格椅子的形狀。
經過數月的工作，這是他們與另一位研究同仁首次見證自己的構想付諸實現。Zaman 回憶道：「那是個美妙的時刻，我們倆都很興奮——我們吶喊了。」
Zaman 是受到日本的摺剪紙藝術（kirigami）所啟發，這種形式類似摺紙，但與僅靠摺疊紙張達成三維形狀不同，摺剪術還涉及切割。
它常被用來製作紙製立體造型。摺紙與摺剪術在多年間一直影響著工程師，這些技術能讓材料展現出令人驚訝的性質——但找出其實用應用已久為一大挑戰。
就 Zaman 而言，他和同事找到方法，透過三維列印將材料分割成大塊的方形瓦片。那些瓦片側邊的夾角以及分隔它們的精準切割性質意味著當被擠壓在一起時，它們會彈起成理想的三維形狀。舉例來說，它可以是一把椅子、像帳篷般的結構，或某種弧形容器。
團隊製作了一個電腦程式，將三維模型轉換為附著拉繩的扁平網格版本，這項工作於十二月發表在論文上。Zaman 說：「你可以製造像建築物一樣的較大結構。」
在另一端的尺度上，此技術也可用於製造微型結構，激活後打開並向身體特定部位送藥。Zaman 表示他與同事目前正在合作此領域的研究。
但將摺紙或摺剪術引入工程的一個主要障礙在於這些技術常使事物變得相當複雜。日本天文物理學家三浦公亮（Kōryō Miura）開發的著名「Miura 摺法」，將一層材料摺成平行四邊形，使其能夠非常緊湊地摺疊。
初衷是為了為衛星和太空船上的太陽能陣列創造儲存解決方案。
1995 年，一顆真正的日本衛星部署了一塊經過 Miura 摺疊的太陽能板。然而，布里斯托大學專精於摺紙工程啟發技術的專家 Mark Schenk 指出：「還有更簡單的解決問題的方法。」
他指出，將摺紙設計放大並用於非紙張材料非常困難——而紙張本身極具韌性，即使被重疊摺疊多次也不容易損壞。
「摺紙至今仍未在實際的工程應用中普及，」Schenk 說道。但這或許正在改變。
他指出，近幾十年來，研究人員對於類摺紙結構的數學理解已大幅提升，目前有多家新創公司及大學衍生企業正尋求開發受摺紙和摺剪術啟發的產品。
瑞典的 Stilfold 就是其中一家新創公司。「我們正在工業化一種基於摺紙形成薄板金屬的更簡單方法，」執行長兼聯合創辦人 Jonas Nyvang 表示。Stilfold 使用鈍輪在薄板上製造摺痕。這會在材料上創造曲線或彎曲，同時也使其更堅固。「就像你拿著一片披薩時那樣，」Nyvang 解釋道。
摺紙模型有時依賴紙張的摺疊或彎曲來增加堅固性。
此外，芬蘭一個名為 Fold2 的項目探索使用複雜摺疊的紙板製作包裝內襯，旨在保護產品在運輸過程中的安全。
對 Stilfold 而言，用金屬進行此操作的優勢在於能強化該材料而不需要大量支架、螺絲或支撐——減少所需材料的整體體積，因此也減少了使用該技術製造的任何產品的成本與體現碳排放。「僅通過增加堅固性，我們就能實現約 20-30% 的材料減少，」Nyvang 表示。
Stilfold 已開發了一台可壓痕薄板的機器人，公司迄今為止一直使用此方法製造了兩百輛光亮金屬電動摩托車的車架，目前正發貨給客戶。
Nyvang 表示 Stilfold 正與瑞典汽車公司 Volvo 和 Scania 合作，探討他們能否為汽車和卡車想出新的輕量化部件。
但要推動更廣泛地採用此技術可能會很棘手。Nyvang 說，有時很難說服工程師轉向完全不同的做事方式。
然而，對於某些人來說，利用摺紙來改善現有技術的前途是令人嚮往的。美國東北大學的 Moneesh Upmanyu 及其一位博士生去年獲得了專利，該設計使用摺紙製作出強壯但可摺疊的機翼結構。
這就像一個帶有內置的靈活瓦楞結構的機翼——類似於手風琴——允許該機翼快速摺疊或輕鬆彎曲。
例如，這種機翼可以僅如鳥類用羽毛般彎曲其邊緣，以在飛行中穩定自己。
Upmanyu 說：「鳥類實際上可以改變他們的翅膀。」他們已經完善了這種高效飛行的方式。「飛機和風力渦輪機有一天也許能做到類似的事情，」Upmanyu 表示。該機翼可以自動動態地回應氣壓，使用基於閥門的系統調整其形狀。
將這些想法開發成真正產品將需要大量的研究和投資。同時，傳統的摺紙仍是許多人的愛好。然而，並非每個人都享受它。
「對我來說，這是學術興趣，是我的工作，」Mark Schenk 承認。「有趣的是，他的母親非常擅長這個。」