皇家墨爾本理工大學的工程師設計了一個創新的管狀結構系統，該系統可以平裝以便於運輸，並可以彈出到堅固的建築材料中。這項突破是透過自鎖系統實現的，該系統的靈感來自於彎曲摺痕摺紙——一種在紙張折疊中使用彎曲摺痕線的技術。

首席研究員 Jeff (Ting-Uei) Lee 博士和傑出教授 Mike (Yi Min) Xie 表示，竹子具有內部結構提供自然加固，激發了管材的靈感設計。

「這個自鎖系統是智慧幾何設計的結果，」皇家墨爾本理工大學工程學院的李說。「我們的發明適合大規模使用——一塊重量僅 1.3 公斤的面板，由多個管可以輕鬆支撐75公斤重的人。

扁平包裝管已廣泛應用於工程和科學應用，例如生物醫學設備、航空航天結構、機器人和土木建築，包括作為災難復原工作一部分的快閃建築。

新系統使這些管子的組裝更快、更容易，並且能夠自動轉變為堅固的自鎖狀態。

該研究是發表在美國國家科學院院刊。這項工作的其他貢獻者包括皇家墨爾本理工大學工程學院的 Hongjia Lu、Jiaming Ma 和 Ngoc San Ha 博士以及昆士蘭大學的 Joseph Gattas 副教授。

「我們的研究不僅為創新和多功能結構設計開闢了新的可能性，而且還可以顯著改進現有的可部署系統，」工程學院的謝說。

「當 NASA 部署太陽能電池陣列例如，所使用的吊桿是在太空中展開之前扁平包裝的管子，」李說。「不過，這些管子是空心的，因此它們可能會在太空中的某些力的作用下變形。透過我們的新設計，這些柵欄可以成為更堅固的結構。

謝解釋說，他們的智慧演算法可以透過改變管的方向來控制結構在力作用下的行為。

「憑藉我們受摺紙啟發的創新，扁平包裝管不僅易於運輸，而且在使用時也足夠堅固以承受外力，」謝說。“該管子也是自鎖的，這意味著其堅固的形狀可以牢固地鎖定到位，無需額外的機製或人工幹預。”

後續步驟

團隊將不斷完善設計並探索其發展的新可能性。

「我們的目標是將自鎖功能擴展到不同的管子形狀，並測試管子在各種力量（例如彎曲和扭曲）下的表現，」Lee 說。“我們還在探索新材料和製造方法，以製造更小、更精確的管子。”

該團隊正在開發可以自行部署用於各種應用而無需太多手動操作的管道。

謝說：“我們計劃改進我們的智能演算法，使管子對不同的現實情況更具適應性和效率。”