皇家墨尔本理工大学的工程师设计了一种创新的管状结构系统，该系统可以平装以便于运输，并可以弹出到坚固的建筑材料中。这一突破是通过自锁系统实现的，该系统的灵感来自于弯曲折痕折纸——一种在纸张折叠中使用弯曲折痕线的技术。

首席研究员 Jeff (Ting-Uei) Lee 博士和杰出教授 Mike (Yi Min) Xie 表示，竹子具有内部结构提供天然加固，激发了管材的灵感设计。

“这个自锁系统是智能几何设计的结果，”皇家墨尔本理工大学工程学院的李说。“我们的发明适合大规模使用——一块重量仅为 1.3 公斤的面板，由多个管可以轻松支撑75公斤重的人。”

扁平包装管已广泛应用于工程和科学应用，例如生物医学设备、航空航天结构、机器人和土木建筑，包括作为灾难恢复工作一部分的弹出式建筑。

新系统使这些管子的组装更快、更容易，并且能够自动转变为坚固的自锁状态。

该研究是发表在美国国家科学院院刊。这项工作的其他贡献者包括皇家墨尔本理工大学工程学院的 Hongjia Lu、Jiaming Ma 和 Ngoc San Ha 博士以及昆士兰大学的 Joseph Gattas 副教授。

“我们的研究不仅为创新和多功能结构设计开辟了新的可能性，而且还可以显着改进现有的可部署系统，”工程学院的谢说。

“当 NASA 部署太阳能电池阵列例如，所使用的吊杆是在太空中展开之前扁平包装的管子，”李说。“不过，这些管子是空心的，因此它们可能会在太空中的某些力的作用下变形。通过我们的新设计，这些栅栏可以成为更坚固的结构。”

谢解释说，他们的智能算法可以通过改变管的方向来控制结构在力作用下的行为。

“凭借我们受折纸启发的创新，扁平包装管不仅易于运输，而且在使用时也足够坚固以承受外力，”谢说。“该管子也是自锁的，这意味着其坚固的形状可以牢固地锁定到位，无需额外的机制或人工干预。”

后续步骤

团队将不断完善设计并探索其发展的新可能性。

“我们的目标是将自锁功能扩展到不同的管子形状，并测试管子在各种力（例如弯曲和扭曲）下的表现，”Lee 说。“我们还在探索新材料和制造方法，以制造更小、更精确的管子。”

该团队正在开发可以自行部署用于各种应用而无需太多手动操作的管道。

谢说：“我们计划改进我们的智能算法，使管子对不同的现实情况更具适应性和效率。”