天大教授研究获认可 “折纸”艺术暗藏前沿科技

      今晚网讯 （记者 邵隽 通讯员 刘晓艳）近日，天津大学陈焱教授作为第一作者在《科学》杂志上发表题为《厚板折纸》的论文，从空间机构运动学的基础理论出发，开创性地提出了全新的厚板折纸理论模型。该文章的研究成果是陈焱教授领导的团队与英国牛津大学由衷教授合作共同完成的，也是近年来天大相关领域年青学者在《科学》杂志上发表的最重要的论文之一。
      折纸是一个古老的东方艺术，也是一门新兴的前沿科学，处于数学、机械、力学、材料、控制、生物、医学等多个基础学科的交叉领域。一直困扰着科学界和工程界的是，折纸科学中重要的基础科学问题之一就是折纸的运动学模型，如何像折纸一样轻松折叠厚板，成为科学家和工程师都梦想要解决的问题。
      陈焱教授等提出的新模型彻底摆脱了原有的折纸运动学模型，创造性地将空间结构代替球面机构，建立了基于过约束空间机构网格的厚板折纸运动学模型。这种模型对各种折纸节点分布进行了系统地分析，得到单自由度的厚板折纸条件，使得已有的具有大折展比的折痕分布可以直接应用于厚板折叠；通过对厚板模型中多机构网格运动学分析，精确地描述厚板的折叠过程，完美实现了零厚度折纸模型与厚板折纸模型在运动上的等价关系，成功解决了厚板折纸的难题。同时该模型将多自由度的零厚度折纸模型转化成单自由度的厚板折纸模型，有效地简化了结构的驱动与控制。
      这项工作突破了折纸科学从理论到应用的主要瓶颈，为折纸结构工程应用铺平了道路，可直接用于建筑结构、太阳能帆板、空间天线反射面等大型面状结构设计，以及人体自然腔道狭小空间下手术器械运动机构设计等方面。
      上述成果以“Origami of Thick Panels”（厚板折纸）为题目，于2015年7月24日在线发表在《SCIENCE》（《科学》）期刊上。
      陈焱教授于2004年获得英国牛津大学博士学位，之后在新加坡南洋理工大学任教，于2012年入选国家“青年千人”计划，并到天津大学机械工程学院任教，创建了可动结构实验室。