[新聞] 陶瓷不再易碎日本摺紙為陶瓷材料開啟新篇章

看板Gossiping作者goldenhill (我的人權時代)時間9月前 (2025/05/01 11:08)推噓5(5推 0噓 4→)

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1.媒體來源:大紀元新聞網 2.記者署名:吳瑞昌 3.完整新聞標題:陶瓷不再易碎日本摺紙為陶瓷材料開啟新篇章 4.完整新聞內文: 更新 2025-05-01 7:46 AM 圖:https://reurl.cc/9DbEDa 日本東京摺紙會館於2018年展示的紙摺日本武士頭盔。(Toru Yamanaka/AFP) 【大紀元2025年04月30日訊】（大紀元記者吳瑞昌綜合報導）科學界持續探索現有材料，想要從中尋找更多可能性。這次，美國一所大學將日本傳統摺紙文化融入現代材料科學中，讓原本的陶瓷材料取得突破性進展，開發出一種在壓力下會彎曲、不會破裂的新型陶瓷結構，有望用於醫療領域上。陶瓷材料因耐高溫、硬度高、抗壓性強、生物相容性及優異複合特性被廣泛用於醫療、材料科學、器皿、建築、航天等領域上。不過，陶瓷材料易碎，促使科學家積極尋找更多改進方法。這次，美國休斯頓大學（University of Houston, UH）機械和航空航天研究團隊為了實現這一目標，透過3D打印、三浦摺疊（Miura-ori）與柔軟聚合物塗層，將原本易碎的陶瓷轉變成堅韌且靈活的新材料，有望用於醫療義肢、航天和機器人領域。該項研究成果於4月發表在《先進複合材料和混合材料》雜誌上。摺紙是一門古老的藝術，能賦予多樣形態並調整其特性，而三浦摺疊技術能將紙張等平面物體，以平行四邊形疊縮的方式，讓紙張等平面物體縮小空間，且展開後依然保持平坦，目前廣泛應用於建築、機器人、航空航天和生物醫學工程等工程領域上。三浦摺疊是由日本天體物理學家三浦公亮發明的折法。按該方法摺疊後會形成特殊的褶皺；只需沿單一軸線方向拉伸，整個結構即可展開成平行四邊形的「棋盤」，要收攏時則反向一推即可。由於陶瓷硬又脆的特性，難以透過傳統的高溫鑄造方式做出複雜精細結構，若要進行摺紙設計就需其它方法。該研究團隊讓陶瓷前驅體樹脂、二氧化矽組成原料，並透過3D打印的立體光刻（S LA）技術和紫外線固化，將這些原料製成複雜三浦摺疊摺紙結構。隨後再均勻塗覆75 至100微米（?m）厚的聚二甲基矽氧烷（PDMS）塗層，製成這次實驗用陶瓷材料。這次使用的PDMS本身具有生物相容性強、彈性佳的特性。研究人員為了測試這項新陶瓷材料的結構強度，先進行靜態與循環壓縮試驗，再透過電腦模擬支援了這次的實驗。結果顯示，模擬與實驗結果基本一致，並凸顯PDMS塗層是如何顯著提升陶瓷的拉伸性、抗壓性和韌性。實驗中，他們發現該方法製作的陶瓷材料，大幅提高陶瓷材料的拉伸性、抗壓和韌性。同時觀測到有PDMS塗層的陶瓷結構，受到不同方向的壓力時會出現彎曲，若壓力未超過極限，釋壓後可恢復原狀；沒有PDMS塗層的陶瓷，則容易受到一點壓力就快速出現破裂或斷裂的情況。靜態壓縮試驗顯示，PDMS塗層陶瓷材料在不同方向的韌性提升幅度不同：X軸（先前最不堅硬方向）增加860%，Y軸增加517%，Z軸增加27%。實驗人員表示，這次實驗探索三浦摺疊是否能改變陶瓷材料的脆性，並觀測彈性塗層是否能改善陶瓷材料出現災難性的故障。而我們得到的答案是肯定的，並發現彈性塗層不僅能提高摺紙結構的韌性，還能阻止陶瓷材料的裂紋擴展。這些發現有望在未來應用到義肢和其它醫療領域上。休斯頓大學工程助理教授馬克蘇德‧拉赫曼（Maksud Rahman）對該校的新聞室表示，「陶瓷材料在適當的條件下具有生物相容性、輕量和耐用性，但它的失效往往是災難性的。我們的目標是以更安全、有效的方式減緩其災難性失效。」休斯頓大學工程的博士後研究員穆罕默德‧沙傑杜爾‧霍克‧塔庫爾（Md Shajed ul Hoque Thakur）則表示，「摺紙幾何形狀賦予陶瓷機械適應性，聚合物塗層賦予陶瓷具有足夠的柔韌性，防止它快速出現斷裂。」拉赫曼教授強調，「摺紙不僅是一門藝術，更是一種強大的設計工具，可以幫助我們應對生物醫學和工程領域上的挑戰。這項研究證明折疊模式，是如何賦予脆弱材料新功能。」責任編輯：林妍# 5.完整新聞連結 (或短網址)不可用YAHOO、LINE、MSN等轉載媒體: https://www.epochtimes.com/b5/25/4/30/n14495602.htm 6.備註: -- ▅▆▅▃+獨角獸查理▲ 被活摘器官，死去的法輪功學員..▆▅▅▆▅▂▁▂ ◥███◣▎ ▄▲ 我中共偷了法輪功學員的內臟 ▂▃▅▅▆▆▇ + ◢████▲灬 ▋⊙◣ 的、眼角膜、皮膚等部位拿去 ▅▄▃▁ ˙ . ◢█◤ ◥█◣▲ ▲▌█◣腎灬盜賣和移植，不法圖利 ▄▃▂▁▇▃▂▂▁ █◤ + ██ ▲ ▲▇▅呢 ▇▅▃。 █+ ◢ ▄▇▆▇ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 122.121.228.248 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1746068890.A.56B.html

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