在说种皮之前我们先看看熟知脆弱纸有哪些新“”坚强“”用途？下一代太阳能电池板和安全气囊可能将由日本古老的折纸艺术塑造（听上去去是不是很惊讶？）。至少，东北大学的研究员Soroush Kamrava是这么认为的。这位机械工程专业博士生在校园里用3-D打印机创造出了智能结构——利用折纸的几何原理，物体可以折叠、吸收能量并弹回原位。折纸是艺术的一个分支，它只使用几何图形，这与机械结构的基础是一样的。传统的折纸使用纸张，然而大多数工程应用要求材料具有确定的厚度和足够的强度和刚度，以适当执行。这就是超材料的作用，自然界中没有的物质，如塑料、金属和橡胶，超材料构成了Kamrava工作的基础。一个折纸专家可以把一些基本的折叠变成一个复杂的设计，工程师们面临的挑战是创建一个结构合理、可以复制的折叠系统。用超材料复制他每天遇到的图案和形状，研究工作是科学和艺术的结合，所以有时候灵感来自博物馆、旧建筑或地砖。
博科园-科学科普：用折纸打印机制作了这个设计的纸质版本，然后摆弄样品，折叠并展开，以确保它可以用更坚固的材料复制。一旦证实了这一点，3d打印机就会用理想的超材料(通常是塑料)来制造几何形状的零件。用金属铰链来模拟折纸折纸，组装出最终的结构，施加少量压力会改变结构的形状。因为铰链可以吸收压力，所以可以一次又一次地改变。研究重点是智能结构的可部署性，即在不造成实际结构缺陷的情况下进行战略性扩张的能力，根据结构的灵活性计算其功能应用。软软的纸张经过复杂的折和设计也会变得用途很多，很坚硬！那么种子的种皮也是一种感觉或常识都知道它很“脆”容易碎裂的东西，有何特别之处呢？下面跟随“博科园”一起来看看科学家们的发现吧！
马齿苋籽皮的特征，马齿苋籽皮是一种一年生多汁的植物，俗称“马齿苋”或“马齿苋”。A)紫雏菊的照片，B)紫雏菊的黑色种子的照片，C)甘蓝苗被的SEM图像，D)甘蓝苗被的放大面积。图片：UNH
受自然界元素的启发，新罕布夏大学的研究人员说：这种在肉质植物和一些草本植物中发现的精致种皮谜团般的波浪状结构，可能隐藏着制造新的智能材料秘密，这种材料的强度足以被用于防弹衣、屏幕和飞机面板等物品。机械工程副教授李亚宁说：种皮的主要功能是保护种子，但它也需要变得柔软，让种子发芽，所以机械性能改变，通过从自然中学习，可以为一种智能材料定制几何形状和创建体系结构，这种材料可以通过编程来增强强度和韧性，同时也具有灵活性，并具有许多不同的应用。种皮的构建模块是星形表皮细胞，它们通过锯齿状的细胞间关节移动，形成一个紧凑、贴着“瓷砖”的外部，保护内部种子免受机械损伤和其他环境压力，如干旱、冷冻和细菌感染。为了更好地理解种皮独特微观结构的结构属性和功能之间的关系，采用多材料3d打印技术设计制作了原型，并对模型进行了力学实验和有限元模拟。
想象一下，一扇窗户，或者一架飞机的外观，真的很坚固，但并不脆弱，同样的概念可以创造出聪明的材料，可以适应不同情况下的不同行为，无论是更灵活的防弹衣还是其他类似的材料。发表在《先进材料》(Advanced Materials)上的研究结果表明，种子外壳的马赛克状瓷砖结构，即所谓的缝合线镶嵌，在决定机械反应方面起着关键作用。一般情况下，应用的载荷越能有效地从软波界面过渡到硬相，综合强度和韧性都能同时提高。所描述的设计原则为提高人造材料瓦状复合材料的力学性能提供了一种有希望的方法。由于原型的整体力学性能可以通过简单地改变马赛克状结构波纹度在非常大的范围内进行调整，相信它可以为开发新功能梯度复合材料提供一个路线图，这种复合材料可以用于保护，以及能量的吸收和耗散。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Advanced Materials》｜研究/来自：新罕布什尔大学，DOI: 10.1002/adma.201800579
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