受折纸艺术启发的工程技术使科学家创造出纳米级3D微观结构

导读：从日本的折纸艺术形式中，工程师们可以学到很多东西，从用纸和水制作的廉价电池到通过加热激活的小型机器人。

从日本的折纸艺术形式中，工程师们可以学到很多东西，从用纸和水制作的廉价电池到通过加热激活的小型机器人。虽然折纸得到了很多人的关注，但一种被称为kirigami的变体也有很多好处。一个科学家团队首次将这一技术降至纳米级，他们说这一突破为从机器人到航空航天的应用提供了新的可能性。

Kirigami和折纸很像，除了将纸折叠成不同的形状外，还要在选定的地方仔细切割，以实现成品。最近，我们看到工程师们从这种艺术形式中获得灵感，开发出了可以旋转追踪太阳的新型太阳能电池、可以自我推进的机器人蛇以及可以膨胀成疯狂的形状的可编程气球。

这些类型的结构是通过非常精确地放置几何切割来实现的，这些切割赋予了非常薄的材料薄膜独特的属性集，但到目前为止，只是在宏观尺度上，或者说人眼能看到的。目前，西北大学的科学家已经成功地将这一技术应用于纳米级的结构测量。作为参考，一根人类头发的直径约为10万纳米。

该团队从超薄薄膜开始，并在整个薄膜上进行了精心放置的kirigami切割。这些薄膜中的残余应力就会产生结构上的不稳定性，进而引起切口及其周围的变化，将2D材料变成工程化的3D结构。这些切割可以改变材料的弯曲和扭曲，并创造出不同寻常的3D形状，包括对称和非对称。

根据研究人员的说法，这些形状可以在各种领域找到用途，从微小的机器人抓手，到光学应用的空间光调制器，再到控制飞机机翼的流动。从这里开始，该团队计划继续探索kirigami工程技术的潜力，包括加入执行器以部署或控制成品的可能性。

“通过结合纳米制造、原位显微镜实验和计算建模，我们揭示了kirigami结构的丰富行为，并确定了其在实际应用中的使用条件，”领导这项研究的Horacio Espinosa说。

该研究发表在《先进材料》杂志上。