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作者 goldenhill (我的人權時代)
標題 [新聞] 陶瓷不再易碎 日本摺紙為陶瓷材料開啟新
時間 Thu May  1 11:08:06 2025

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
[圖]
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#

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https://www.epochtimes.com/b5/25/4/30/n14495602.htm
陶瓷不再易碎！日本一種傳統摺紙藝術為陶瓷材料開啟新篇章
[圖]
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。 ...

 
6.備註:

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