走进折叠式创新设计，历史悠久的折纸技术将协助解决现代工程难题

古代的折纸技术正广泛用于解决一系列现代工程难题，从如何折叠太阳能电池阵以便于运输到减少牙膏管的浪费，不一而足。

作者：Lindsay James

对绝大多数人而言，折纸是一项业余爱好，然而对加州斯坦福大学的生物工程助理教授Manu Prakash来说，折纸技术却有望挽救成千上万人的生命。

Prakash发明了一款功能强大的显微镜Foldscope，能检测疟疾等血液传播疾病和睡眠疾病。Foldscope仅用一张纸就能制成，制造成本只需50美分。

Prakash说：“折纸技术对Foldscope的发明特别有用。折纸技术采用水平生产法，支持低成本生产，对打造产品发挥着巨大作用，能扩展到资本框架中金字塔底层的人。”

不光是Prakash一个人在使用折纸技术应对复杂挑战。土木工程师同时也是澳大利亚昆士兰大学讲师的Joe Gattas在其Plate House概念(即折叠式外壳结构系统)中也充分采用了折纸理念。联合国难民事务专员正考虑用这种建筑来安置难民。折纸技术具有内在的结构强度优势，能支持保温，无需工具或连接组件就能组装妥当。

总部位于德国的折纸艺术家Kristina Wissling表示，折纸技术设计理念为建筑带来了独特特性。她说：“折叠式设计可以在最大限度减少重量增幅的情况下实现强度的提升。这种原理也可用于设计飞机机身的轻量级三明治式仪表板核心。”

虽然上述发明给人留下了深刻印象，但这只是折纸理念高效应用于工程领域的少部分实例而已。Wisslin指出：“折纸工程学具有独特性和高效性，相对于传统制造技术而言能带来更丰富的机遇。”

美国宇航局加州帕萨迪纳市喷气推进实验室的物理学家Robert Lang曾放弃了他的事业，积极投身于折纸工程学项目的研究中。他正在与美国宇航局机械工程师Brian Trease合作打造太阳能电池阵，能为未来的太空任务提供能源。Treas指出：“国际空间站目前安装的太阳能电池阵供电约为84千瓦，但这需要多次不同的太空发射和太空漫步才能完成安装，相当于需要投入大量资金和人力。”

Trease的原型设计包装大小为2.7米(8.8英尺)，打开后像一朵花，呈水平圆形平面，大小达到3个网球场那么大。Trease指出：“采用折纸褶皱理念是一种全新的做法，但实现起来很完美。这样，我们只用单次运载火箭和一次性阵列部署就能将太空站当前的电流功率翻一番了。”

折纸技术的可扩展性使其能延伸适用于多种不同行业。例如，佛罗里达国际大学迈阿密分校电子和计算机工程系的副教授Stavros Georgakopoulos就从美国国家科学基金会获得200万美元资助，用折纸技术来设计新型天线。

Georgakopoulos表示：“传统的天线很大，通常都很笨重，不利于运输。应用新型折叠式天线，就能解决这个问题。商业应用可包含众多通讯设备类型，如卫星电话等。这种天线也可用于无线传感器、健康监控传感器、便携式医疗设备等。”

与此同时，来自英国牛津大学工程科学系的一对英国和日本组合——工程科学教授Zhong You和日本北海道大学健康科学院的项目助理教授Kaori Kuribayashi-Shigetomi则用折纸技术打造心脏支架原型设计。这款心脏原型设计大小仅12毫米(0.47英寸)，打开后大小为23毫米(0.9英寸)，能撑开血管，恢复血流。

美国杨百翰大学犹他州普罗沃分校的机械工程专业博士生Shannon Zirbel展开采用折纸技术设计的太阳能电池阵。她在美国宇航局位于加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室中与Bran Trease一起开展项目。(图像版权归©杨百翰大学所有)

You也在分析折纸技术的吸能型属性如何帮助汽车行业的发展。You指出：“我设计出了一款汽车碰撞吸能盒(crash box)，发生碰撞时相对于现有的碰撞吸能盒设计而言能吸收多出50%的能量。”

Lang则与德国汉诺威的EASi Engineering公司合作，更准确地仿真汽车气囊开发。Lang说：“我给他们提供的算法能识别折叠线路。”这种技术能帮助制造商减少气囊碰撞测试，从而大幅节省时间和资金。

折纸技术工程正快速应用于我们的日常生活。例如，匹兹堡4moms公司推出的自动折叠婴儿车，以及香港Nanoleaf公司推出的全球最经济型LED灯泡，其采用折叠硅晶做材料而不使用玻璃。

总部位于伦敦的建筑公司Make则开发出了预制型折纸零售亭，而且在伦敦的金丝雀码头安装了两座。亚利桑那州立大学的室内设计专业的学生Nicole Pannuzzo则重塑了经典的牙膏管设计，能减少牙膏的浪费。

应用范围之广为折纸技术工程指明了未来成功前景。Lan指出：“我深信，在不太遥远的未来，折纸技术将与3D打印等其他新技术一样成为设计人员重要的新工具之一。”

You指出：“制造商和工程师都认识到了折纸技术的巨大潜力。我预计今后几年会有更多新结构、新材料的出现。”