方陵生

折纸艺术历史悠久，但许多人可能不知道，随着现代科技的发展，折纸艺术在科学领域也大放异彩，研究人员从它身上获得灵感，解决了一系列的科学难题。

可以“折叠”的蟑螂机器人

几个世纪以来，艺术家们一直在研究这种被称为折纸的艺术形式。近年来，一些科学家也开发了这种艺术形式在科学研究中的许多实际应用。例如，龙卷风、地震和爆炸事件过后，倒塌的建筑物废墟下都有可能埋着被困者，救援人员在清理废墟时要安全地找到幸存者很困难。但毫无疑问的是，废墟残骸中都会有一些小空间，它们可能很小，无法容纳人类在其间活动，然而足够一些小型机器人在其间灵活地穿梭了。

这类救援机器人的体积一定要非常小。如果它们能像折纸作品那样挤压和弯曲折叠，就能够通过更小的裂缝和间隙。事实上，研究人员研制出的灵巧型的机器人已经可以做得非常小了。

几年前，哈佛大学维斯生物工程研究所的生物学家考希克·贾亚拉姆在读研期间，和别人一起合作研发了一款可以在微小空间中移动的蟑螂机器人，他们将它命名为“克拉姆”（CRAM）。CRAM是“有铰接机构的可压缩机器人”的首字母缩写词，意思是它拥有可弯曲的关节。奇妙的昆虫世界激发了他的设计灵感，但这位生物学家在机器人技术、折纸艺术和数学上的造诣对他的研究更是大有裨益。他说：“我们将物理学和数学结合起来，研究如何让机器人做我们想要它做的事情。”他希望有朝一日能通过这种可折叠的机器人找到灾难过后废墟中的幸存者。

自折叠聚合物中的折纸艺术

布兰迪·肖是一名化学工程师。她和她所在的研究团队从折纸艺术中汲取灵感，用塑料或其他聚合物制成的薄片，设计出一种可控的、多步骤的自动折叠过程，以形成需要的某种形状。不久前，在《科学进展》杂志上的一篇论文中描述了他们的方法，最初的设计方案是将几种颜色的油墨印在聚合物上，用这些印刷线构成相当于折纸上的折痕线，不同的墨水对不同颜色的光会产生不同的反应。

蓝绿色的墨水在660納米的波长下能吸收大约80%的红光，而黄色墨水几乎不吸收红光。于是，蓝色“折痕”会在对红光做出反应时折叠，而黄色“折痕”不会受到影响。但当470纳米的蓝光照射到聚合物上时，情况则正好相反。

通过将聚合物薄片暴露在不同颜色和不同时长的光照下，研究团队可以控制每一次的折叠形态。当聚合物的某道“折痕”吸收某种颜色的光时，这部分聚合物的温度会升高，结果就是那部分聚合物收缩并向内折叠，折叠多少取决于印刷在聚合物上“折痕”的宽度。研究人员使用不同波长的光，可将聚合物薄片折叠成花朵和其他三维形状。

这种控制方法在聚合物折叠中很有价值。因为这种用灯光控制折叠的过程不仅仅是为了好玩，未来有一天它可能被用来制造各种医疗器械和设备，或者让产品运输更便捷，以这种方式制造的产品可以方便地折叠起来，然后在目的地重新组装起来。但是，如果研究人员不能控制部件的组装顺序，许多的应用也就无法成功。

骨骼修复“折纸”术

和布兰迪·肖一样，马萨诸塞大学的古尔登·卡西努纳尔也是一名化学工程师，但与肖不同的是，她从事的是生物材料的开发，因此她用来创作“折纸”作品的“道具”不是光线，而是纸和骨细胞。她在手工折成的纸上培育一种叫做“成骨细胞”的细胞，在它们生长的过程中，这些骨骼细胞会将一些矿物质沉积在纸上。有一天，她创造的“折纸作品”可能被用来修复，甚至再生骨骼、心肌、血管、皮肤等等。

她的研究表明，这种植入物不大会受到人体免疫系统的排斥，因此她希望未来可以利用这些纸与细胞结合的“折纸作品”作为骨骼修复等的植入物。然而，在利用这一技术帮助患者之前，他们还需要解决更多的问题。例如，如何使植入物的纸质部分更为坚固，植入物的骨质部分在体内就位后纸质部分在体内如何分解等。

在未来，实验室培养的骨头可以用来修复或替换受损的骨头，还可以用来帮助骨骼发育异常的患者。这种方法对于大小和形状不规则的骨缺损患者很有效。她还通过数学计算对材料的某些特性进行评估，例如，实验室培养的骨骼的强壮程度，以及分解速度等。

从贾亚拉姆研发的可“折叠”的蟑螂机器人，到布兰迪的自折叠聚合物，再到卡西努纳尔的骨骼修复“折纸”术，这些科学家的灵感都来自于折纸艺术。

卡西努纳尔建议想要从折纸艺术中汲取科学灵感的人，要“保持好奇心，探索不同的课题”。她认为，人们首先要“弄清楚自己的兴趣所在”，然后再利用一切机会，让自己充分了解折纸艺术所涉及的科学、技术、工程、艺术和数学领域。