工程师就使用几何技巧来改善桁架和拱门等承重结构的性能

可以阻止子弹或承受炸弹的轻质结构板是斯温伯恩工作团队的目标。

自古以来，工程师就使用几何技巧来改善桁架和拱门等承重结构的性能。现在，来自Swinburne工程学院的陆国兴教授领导的团队通过用日本折纸图案灵感的超韧和轻铝“三明治”结构取代实心金属面板，对这一古老科学进行了现代化改造。

典型的夹层板在两个薄而坚固的外皮之间插入一个柔软的半空心内芯。将皮肤间隔开一小段距离使得面板比薄片更硬，同时显着降低整体体积。

“航空航天工业使用夹层板，因为它们在减轻重量方面效果很好，”卢教授说。“但越来越多，我们在车辆和民用基础设施中看到它们。”

卢教授和他的同事处于使用夹层结构防止灾难性事件的努力的最前沿 - 例如恐怖主义爆炸事件或飞机失事的影响。如果设计得最佳，这些面板的柔软可压碎芯可以有效地消散能量，而刚性外壳可以抵抗变形。该团队使用高速摄像机来了解这些创新材料如何受到弹丸的弹道碰撞或爆炸产生的压力波的影响。

最近，研究人员对铝泡沫产生了有希望的结果，铝泡沫是一种多孔金属，比具有优异能量吸收特性的传统核心更坚韧。然而，泡沫铝的闭孔结构防止空气和其他流体在爆炸冲击期间自由移动，这以不同方式影响面板。

“除了机械要求，它们必须足够强大，面板可能存在热量或声学问题，”卢教授说。“如果你能以正确的方式结合这些因素，那将是一个真正的优势。”

陆教授正着手开展一项为期四年的项目，通过设计具有特定几何褶皱的型芯来制造一体式夹芯板。工程师发现纸质折纸模型很容易适应“可展开”结构，使用简单的机械运动从紧凑型结构转换为扩展结构。在英国牛津大学的合作者钟友的帮助下，陆教授的目标是使用变形折纸芯来改善防爆面板的能量耗散和流体运动。

该团队的初步调查涉及Miura折纸，这是一种将平板折叠成类似山脉和山谷的山峰的方法。“我们可以通过仅调整几何形状来控制核心，并使空气自由流动，”卢教授说。“如果我们证明它可以为相同的质量提供更好的性能，那么它可能非常有用。”

如果成功，对于个人安全，建筑和航空的潜在应用将是重要的。