科技的未來，藏在折紙里？

折紙藝術起源于中國南北朝時期，發展于日本，傳至歐美，普及世界。1500多年來，折紙藝術已發展到前所未有的境界。一張再普通不過的紙，可以折出許多復雜而栩栩如生的精美藝術品。

近年來，折紙從手工藝術進入全新的研究領域，其背后蘊藏的數學運算和空間幾何原理不斷被發掘，并且與物理、結構、材料等交叉學科的理論知識相結合，從而逐步應用于生物醫藥、土木工程、航空航天等諸多前沿科技領域。

科技在發展，人們除了關注未來，更學會了從前人留下的技藝里挖掘財富，用于探索未知。而折紙技藝，就是最好的例子。一片方正之間單薄的紙，能創造出來的，不只是能許愿的千紙鶴，還有能飛往宇宙的太陽能板，甚至是小到可吞下的“膠囊機器人”。

資料來源：《華夏地理》、大科技微信公眾號

銀河系中的行星數量大約與恒星一樣多，但恒星構成的璀璨天幕常常令科學家們眼花，無法直接觀測到在公轉軌道上的行星世界。而美國宇航局正在測試的這款遮星板可以遠遠飛在太空望遠鏡之前遮擋星光，幫科學家看得更清楚些，并便于搜索生命跡象。遮星板折疊起來可裝入內徑5米的發射器，而一旦完全展開能覆蓋約3000平方米區域。

在折紙發展史上，對科技起到重要推動作用的，當屬美國物理學家羅伯特·朗。他曾在美國航天局N A S A工作13年，但為了折紙藝術，他選擇了辭職，專門回家折紙。他隨后開發出一套用于制作復雜設計的計算機折紙程序，名為Tr e eMa k er，這套程序可以根據你想要折的物品生成對應的折痕圖案。除了造福廣大折紙愛好者，羅伯特·朗還把折紙技術原理運用到了科學領域。他給太空望遠鏡設計了可折疊的透鏡，幫助汽車工程師解決汽車安全氣囊的折疊問題，還與一家醫療技術公司合作開發出一種可折疊的網狀心臟支架。

美國A i r99公司推出的“紙藝口罩”以復雜的折疊方式來兼顧舒適性與過濾功能。它擁有N95級的柔軟濾布和另一層相對堅硬的可折疊材料，邊緣因特定的折痕設計而完全貼臉，但攤平時面積有普通N95口罩的兩三倍。增加口罩的表面積每次能讓更多空氣出入，“透氣性的差別就像飲料吸管和供水管道那么大。”Air99公司首席執行官理查德·戈登說。

當自然災害等緊急情況發生時，災區流離失所的人們通常會搭建帳篷用以避難，然而帳篷搭建過程較繁瑣，遭遇大風也容易被掀翻。工程師發明了一種充氣折疊帳篷，它由許多堅固、隔音且保溫的面板組成，有類似折紙的折痕。使用時只需用一個氣泵對其充氣，就會快速展開成一個結構穩定的小房子。這種充氣折疊結構還能用作防洪屏障、音樂廳的隔音板等。

這個以燈籠為靈感設計的無人機能跨越地形、路況復雜的區域，帶著重達500克的包裹飛行2千米。它外部是輕巧的可折疊碳纖維籠，能保護無人機和貨物免于碰撞和墜落，收貨人可以在無人機飛行途中將其抓住，而不會受到飛機螺旋槳的傷害，當籠子打開時，螺旋槳就會停止旋轉。碳纖維籠能在幾秒內折起來，折疊后的體積減少了92%，可被輕松裝進背包。

阿聯酋這座興建于2012年的雙塔建筑為了對抗酷熱和風沙的惡劣環境，每個樓安裝了1049個折紙風格的遮光板單元。它們能根據曝曬情況做出應對，在日間光線強烈時撐開以遮陰、節省能源。遮光板使大廈吸收的陽光熱量減少了50%以上。

傳統機械臂的抓取鉗都很堅硬，不適合抓取不結實的物體。這個喇叭花似的機器抓手呈圓錐狀，內部是折紙結構的硅膠骨架，外部覆蓋一種特殊的織物。整個抓手連接著一根真空管，一旦真空管開始抽氣，硅膠骨架就會折疊，織物緊皺，物體就會被其箍住。折疊抓手不僅能抓取比自身重120倍的物體，還能適應各種形狀、尺寸和材質的物體，抓取易碎品時也不會破壞它們。

傳統警用盾牌通常重達40千克，且僅能保護一人。工程師利用折紙工藝設計的新式盾牌，將數塊硬板縫入特殊纖維中，硬板間的松動區域形成折痕。不像傳統的扁平盾牌需要人手持，且只能提供正面的保護，折疊盾牌能在5秒內展開或折疊，展開后能獨立站立，彎折的形狀也能提供側面防護，保護2～3個人，重量卻只有25千克。

哈佛大學的機器人專家羅伯特·伍德，用折紙原理設計了一個專門抓捕深海生物的抓捕器。這個裝置有五個“手臂”，相互連接著五邊形和三角形，折疊成一個12面的容器，可以用來抓捕海洋里的軟體動物，比如水母和章魚，最重要的是，它能為科學家毫發無傷地“綁架”脆弱的深海動物用于研究。

2007年，剛完成建筑學研究生學業的安東·威利斯搬進舊金山的一間公寓，因空間太逼仄只得把心愛的皮艇放進倉庫。他從雜志上讀到羅伯特·朗的人物報道，從中得到了解決自家空間難題的啟發：可折疊皮艇。他最終創立了奧魯皮艇公司。該企業如今擁有可折疊類別的完整產品線，能在幾分鐘內折好收納，且價位與傳統小艇持平。

折紙藝術在生物醫藥領域的應用前景尤其可觀。例如，美國麻省理工學院的研究人員發明了一種可折疊式機器人，它小到可以裝進膠囊。膠囊被人體吞咽后，機器人伸展軀體并能按照編程磁場的指令在消化系統中巡行，到達需要做手術的部位。初始測試已經展現了膠囊機器人的一項可能用途：從胃里移除被誤吞的紐扣電池。

這件形如連綿峰巒的作品藏著一個奇妙特性：只需在邊緣一拖就能讓整張紙攤平。這個構型是天體物理學家三浦公亮在20世紀70年代想出來的，用在了日本1995年發射的“太空飛行單元”探測器的折疊太陽能板上。它與自然界中的一些折疊方式相似，例如山毛櫸展開前的樹葉。

克雷斯林折疊得名于設計專家、建筑師比魯塔·克雷斯林，此類折疊為大大小小的圓柱形結構發明提供了靈感。其中就包括斯坦福大學趙芮可團隊打造的微型醫療工具——一種螺旋式折疊構型的微型機器人，它可以通過扭轉來收緊或擴張，未來有望在實現靶向藥物遞送中發揮關鍵作用。安裝在柱體兩端的一對磁體能促使折疊結構收縮，將內部的液態藥物擠出，投放到理想位置。

假如有一天，人類能在月球上生活，會住在一個怎樣的屋子里？月球重力低且有極端的晝夜溫差，還有時間長、頻率高的“月震”，直接在月球上蓋房子很困難。兩位建筑設計師塞巴斯蒂安·亞里士多德和卡爾-約翰·索倫森研發了能帶去月球的折疊屋“月亮方舟”。它內部配有基本的生活設施，外部是以折紙形式排列的碳纖維外殼，能抵御月球的惡劣環境，折疊后的體積僅有展開后的13.3%。兩位設計師將折疊屋帶入同樣環境惡劣的格陵蘭島進行測試，在小屋中模擬月球生活度過了60天。