科技的未来，藏在折纸里？

折纸艺术起源于中国南北朝时期，发展于日本，传至欧美，普及世界。1500多年来，折纸艺术已发展到前所未有的境界。一张再普通不过的纸，可以折出许多复杂而栩栩如生的精美艺术品。

近年来，折纸从手工艺术进入全新的研究领域，其背后蕴藏的数学运算和空间几何原理不断被发掘，并且与物理、结构、材料等交叉学科的理论知识相结合，从而逐步应用于生物医药、土木工程、航空航天等诸多前沿科技领域。

科技在发展，人们除了关注未来，更学会了从前人留下的技艺里挖掘财富，用于探索未知。而折纸技艺，就是最好的例子。一片方正之间单薄的纸，能创造出来的，不只是能许愿的千纸鹤，还有能飞往宇宙的太阳能板，甚至是小到可吞下的“胶囊机器人”。

资料来源：《华夏地理》、大科技微信公众号

银河系中的行星数量大约与恒星一样多，但恒星构成的璀璨天幕常常令科学家们眼花，無法直接观测到在公转轨道上的行星世界。而美国宇航局正在测试的这款遮星板可以远远飞在太空望远镜之前遮挡星光，帮科学家看得更清楚些，并便于搜索生命迹象。遮星板折叠起来可装入内径5米的发射器，而一旦完全展开能覆盖约3000平方米区域。

在折纸发展史上，对科技起到重要推动作用的，当属美国物理学家罗伯特·朗。他曾在美国航天局N A S A工作13年，但为了折纸艺术，他选择了辞职，专门回家折纸。他随后开发出一套用于制作复杂设计的计算机折纸程序，名为Tr e eMa k er，这套程序可以根据你想要折的物品生成对应的折痕图案。除了造福广大折纸爱好者，罗伯特·朗还把折纸技术原理运用到了科学领域。他给太空望远镜设计了可折叠的透镜，帮助汽车工程师解决汽车安全气囊的折叠问题，还与一家医疗技术公司合作开发出一种可折叠的网状心脏支架。

美国A i r99公司推出的“纸艺口罩”以复杂的折叠方式来兼顾舒适性与过滤功能。它拥有N95级的柔软滤布和另一层相对坚硬的可折叠材料，边缘因特定的折痕设计而完全贴脸，但摊平时面积有普通N95口罩的两三倍。增加口罩的表面积每次能让更多空气出入，“透气性的差别就像饮料吸管和供水管道那么大。”Air99公司首席执行官理查德·戈登说。

当自然灾害等紧急情况发生时，灾区流离失所的人们通常会搭建帐篷用以避难，然而帐篷搭建过程较繁琐，遭遇大风也容易被掀翻。工程师发明了一种充气折叠帐篷，它由许多坚固、隔音且保温的面板组成，有类似折纸的折痕。使用时只需用一个气泵对其充气，就会快速展开成一个结构稳定的小房子。这种充气折叠结构还能用作防洪屏障、音乐厅的隔音板等。

这个以灯笼为灵感设计的无人机能跨越地形、路况复杂的区域，带着重达500克的包裹飞行2千米。它外部是轻巧的可折叠碳纤维笼，能保护无人机和货物免于碰撞和坠落，收货人可以在无人机飞行途中将其抓住，而不会受到飞机螺旋桨的伤害，当笼子打开时，螺旋桨就会停止旋转。碳纤维笼能在几秒内折起来，折叠后的体积减少了92%，可被轻松装进背包。

阿联酋这座兴建于2012年的双塔建筑为了对抗酷热和风沙的恶劣环境，每个楼安装了1049个折纸风格的遮光板单元。它们能根据曝晒情况做出应对，在日间光线强烈时撑开以遮阴、节省能源。遮光板使大厦吸收的阳光热量减少了50%以上。

传统机械臂的抓取钳都很坚硬，不适合抓取不结实的物体。这个喇叭花似的机器抓手呈圆锥状，内部是折纸结构的硅胶骨架，外部覆盖一种特殊的织物。整个抓手连接着一根真空管，一旦真空管开始抽气，硅胶骨架就会折叠，织物紧皱，物体就会被其箍住。折叠抓手不仅能抓取比自身重120倍的物体，还能适应各种形状、尺寸和材质的物体，抓取易碎品时也不会破坏它们。

传统警用盾牌通常重达40千克，且仅能保护一人。工程师利用折纸工艺设计的新式盾牌，将数块硬板缝入特殊纤维中，硬板间的松动区域形成折痕。不像传统的扁平盾牌需要人手持，且只能提供正面的保护，折叠盾牌能在5秒内展开或折叠，展开后能独立站立，弯折的形状也能提供侧面防护，保护2～3个人，重量却只有25千克。

哈佛大学的机器人专家罗伯特·伍德，用折纸原理设计了一个专门抓捕深海生物的抓捕器。这个装置有五个“手臂”，相互连接着五边形和三角形，折叠成一个12面的容器，可以用来抓捕海洋里的软体动物，比如水母和章鱼，最重要的是，它能为科学家毫发无伤地“绑架”脆弱的深海动物用于研究。

2007年，刚完成建筑学研究生学业的安东·威利斯搬进旧金山的一间公寓，因空间太逼仄只得把心爱的皮艇放进仓库。他从杂志上读到罗伯特·朗的人物报道，从中得到了解决自家空间难题的启发：可折叠皮艇。他最终创立了奥鲁皮艇公司。该企业如今拥有可折叠类别的完整产品线，能在几分钟内折好收纳，且价位与传统小艇持平。

折纸艺术在生物医药领域的应用前景尤其可观。例如，美国麻省理工学院的研究人员发明了一种可折叠式机器人，它小到可以装进胶囊。胶囊被人体吞咽后，机器人伸展躯体并能按照编程磁场的指令在消化系统中巡行，到达需要做手术的部位。初始测试已经展现了胶囊機器人的一项可能用途：从胃里移除被误吞的纽扣电池。

这件形如连绵峰峦的作品藏着一个奇妙特性：只需在边缘一拖就能让整张纸摊平。这个构型是天体物理学家三浦公亮在20世纪70年代想出来的，用在了日本1995年发射的“太空飞行单元”探测器的折叠太阳能板上。它与自然界中的一些折叠方式相似，例如山毛榉展开前的树叶。

克雷斯林折叠得名于设计专家、建筑师比鲁塔·克雷斯林，此类折叠为大大小小的圆柱形结构发明提供了灵感。其中就包括斯坦福大学赵芮可团队打造的微型医疗工具——一种螺旋式折叠构型的微型机器人，它可以通过扭转来收紧或扩张，未来有望在实现靶向药物递送中发挥关键作用。安装在柱体两端的一对磁体能促使折叠结构收缩，将内部的液态药物挤出，投放到理想位置。

假如有一天，人类能在月球上生活，会住在一个怎样的屋子里？月球重力低且有极端的昼夜温差，还有时间长、频率高的“月震”，直接在月球上盖房子很困难。两位建筑设计师塞巴斯蒂安·亚里士多德和卡尔-约翰·索伦森研发了能带去月球的折叠屋“月亮方舟”。它内部配有基本的生活设施，外部是以折纸形式排列的碳纤维外壳，能抵御月球的恶劣环境，折叠后的体积仅有展开后的13.3%。两位设计师将折叠屋带入同样环境恶劣的格陵兰岛进行测试，在小屋中模拟月球生活度过了60天。