由于工程師和古生物學(xué)家通過(guò)多學(xué)科研究開發(fā)和測(cè)試了一種設(shè)計(jì)方法，一組昆蟲至少在2.8億年的時(shí)間里使用的一種高度復(fù)雜的折疊機(jī)制將被廣泛應(yīng)用。

根據(jù)今天發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一篇文章，研究人員已經(jīng)通過(guò)折紙啟發(fā)的幾何方法重新創(chuàng)建了在the翼中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜，高度緊湊的折疊機(jī)制，該機(jī)制在不同的工程領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用。

當(dāng)動(dòng)物不在飛行中時(shí)，ear的后翅會(huì)在小的皮革狀前爪下自動(dòng)折疊，采用特殊的折疊方式，根據(jù)物種的不同，其表面積會(huì)減少十到十五倍或更多。這是在昆蟲中發(fā)現(xiàn)的最緊湊的機(jī)翼折疊，可為飛行的昆蟲提供無(wú)與倫比的地wig移動(dòng)性。在保護(hù)翅膀的同時(shí)，腹部也完全靈活的情況下，假發(fā)可以在土壤和其他狹窄空間中蠕動(dòng)，并可以使用其特有的后鉗。

盡管the翼的工程設(shè)計(jì)潛力巨大，并且具有獨(dú)特的性能，但尚未解決設(shè)計(jì)其復(fù)雜折疊樣式的方法，從而阻礙了實(shí)際應(yīng)用。、

首席作者Kazuya Saito博士解釋說(shuō)：“設(shè)計(jì)受ear啟發(fā)的風(fēng)扇的方法基于折紙模型中的扁平折疊性，這是一個(gè)數(shù)學(xué)定理，解釋了折痕圖案如何折疊成扁平圖形。”來(lái)自九州大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院，專門研究受生物啟發(fā)的可展開結(jié)構(gòu)。“我們的ear風(fēng)扇可以使用經(jīng)典的繪畫技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是我們還開發(fā)并發(fā)布了可以根據(jù)應(yīng)用要求使過(guò)程自動(dòng)化的軟件。”

對(duì)新設(shè)計(jì)方法的幾何要求是通過(guò)折疊式wig假后翼的層析成像來(lái)告知的。

研究人員預(yù)測(cè)，他們受ear啟發(fā)的風(fēng)扇將看到多種用途，可將可變大小和材料的折疊結(jié)構(gòu)制成高度緊湊的形狀，從而可以有效地運(yùn)輸和部署。這些物品可能包括日常用品，例如風(fēng)扇或雨傘，以及用于建筑，機(jī)械工程和航空航天工業(yè)的多種結(jié)構(gòu)，例如無(wú)人機(jī)機(jī)翼，天線反射器或能量吸收板。

另一方面，這項(xiàng)研究為進(jìn)化生物學(xué)提供了新的見(jiàn)識(shí)，因?yàn)樾碌脑O(shè)計(jì)方法還可以重現(xiàn)2.8億年老ear親屬的翅膀折疊機(jī)制。

牛津大學(xué)博物館昆蟲古生物學(xué)家RicardoPérez-dela Fuente博士說(shuō)：“現(xiàn)代ear的翅膀在大約2,000個(gè)活著的物種中幾乎沒(méi)有變化，由于它們的特殊功能，其形狀和折疊模式在進(jìn)化過(guò)程中保持非常穩(wěn)定。”自然史的共同作者。“但是，一群長(zhǎng)期滅絕的昆蟲(即蛋白原蜘蛛)具有類似于ear的扇形翅膀，但是差異足以測(cè)試新設(shè)計(jì)方法的一致性。我們的工作表明，古生物學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中可能是令人感興趣的”。

新方法定義了兩個(gè)ear的扇狀翅膀及其深部原生動(dòng)物的親戚保持功能的幾何約束。這使研究人員能夠在兩組之間推測(cè)出滅絕的，假設(shè)的中間形式，從而闡明可能導(dǎo)致現(xiàn)代to發(fā)的復(fù)雜進(jìn)化途徑的可能進(jìn)化途徑。

這項(xiàng)研究代表了來(lái)自日本和英國(guó)的工程師和進(jìn)化生物學(xué)家之間的跨學(xué)科研究。牛津大學(xué)自然歷史博物館和比較動(dòng)物學(xué)博物館(哈佛大學(xué))的標(biāo)本提供了構(gòu)建和測(cè)試幾何方法的數(shù)據(jù)，突出了自然歷史收藏品所具有的價(jià)值，包括最先進(jìn)的應(yīng)用。

牛津大學(xué)工程科學(xué)系系主任鐘佑教授說(shuō)：“自然一直是靈感的源泉。”“受生物啟發(fā)的技術(shù)不斷提供一些最有效和可持續(xù)的方式來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)的許多挑戰(zhàn)。”