折紙是日本引以為豪的傳統(tǒng)文化，在海外被叫作為 “Origami”。針對非常熟悉的人來講，折出最具表率性的 “千紙鶴” 不費時間。然而，倘若要精確地折出一只兔子，則需要花費約10小時。為了省時省力，東京大學等研發(fā)出的一種折紙板技術，只需將印有凸凹折疊圖案的薄板放入熱水，便能夠在幾秒至幾分鐘內自動形成最高達10萬個以上折痕和數(shù)萬個面的立體形狀。該技術有望廣泛應用于服裝、醫(yī)療和航天工業(yè)等行業(yè)。

先確定想做的立體形狀而后制作折紙板，自動折疊為目的立體結構的過程（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

經(jīng)過 “自折疊” 折紙，處理3D打印機的課題

隨著3D打印機的發(fā)展，制造三維形狀變得越來越容易，但亦存在有些問題，比如，能夠打印的物體尺寸受限于打印機的尺寸、守護打印物體在完成之前不會因自重而損壞構造的 “支撐材料” 在打印完成后將變成廢料，有多個打印物體時，會占用海量空間，并且難以儲存和運輸。東京大學科研生院工學系科研科的特任講師鳴海纮亦（設計工程學）領導的科研團隊思慮研發(fā)能夠像紙張同樣以二維方式儲存，并在必要時使材料變形，實現(xiàn)“自折疊”的折紙板，來處理這些課題。

鳴海特任講師等為加強將來的通用性，決定運用工廠和工作室等運用的市售uv打印機。這種打印機與家用噴墨打印機同樣，經(jīng)過噴射油墨繪制圖案，但其運用的是能夠經(jīng)過紫外線照射干燥的油墨，因此呢比普通油墨干得更快，從而能夠在更短的時間內制作出折紙板。

印刷材料采用容易入手的熱收縮片材（透明聚烯烴薄膜或聚酯布）。其原理為，在薄板上印上谷形和山形折疊圖案，加熱后薄板收縮并自動完成折紙。

把用UV打印機打印的折紙板放入熱水終后自動折疊（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

折紙中的凸凹折痕取決于將油墨涂在熱收縮片的正面還是背面。涂有油墨的部分可防止薄板收縮，從而向未涂油墨的方向折疊。在不改變墨層硬度的70～100度的加熱要求下，熱收縮片會收縮約5%，當將其完全折疊180度時，會在折疊部分預留約1毫米的間隙。這里次科研中，涂了5層黑色油墨完成的折紙板，厚度約為3張紙厚（不足0.3毫米）。

折紙板的工作原理。首要，在熱縮片上涂上底漆，其功效就像膠水同樣，使油墨更易附著。這里基本上，涂上5層黑色油墨和守護表面的透明涂層（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

每邊3mm，分辨率為常規(guī)的1200倍

在過去的科研中，折紙結構中可自動折疊的折線和折面的最大數(shù)量約為 100 個。而此次研發(fā)的折紙板打印圖案將分辨率設為 600x600dpi（dpi指每英寸長度中的點數(shù)），使得每邊折線的細度達到3毫米。由此產(chǎn)生的分辨率比迄今為止的科研加強了1200倍，因此呢只需在上面倒上熱水，便可在幾秒到幾分鐘內完成最多達10萬個以上的折痕和數(shù)萬個面的折紙。

能夠用細小折痕折疊出許多立體面的折紙板（上）和在邊長為20毫米至2毫米的分辨率下折疊的折紙板（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

經(jīng)過擴展科研團隊過去研發(fā)的折紙設計軟件 Origamizer 和 Crane 的功能，還能夠將設計的折紙轉換為印刷用圖案，以及計算出為折疊任意多面體的印刷圖案。

本科研是在日本科學技術振興公司（JST）的支持下與宮城大學等合作進行的，科研成果于7月26日刊登在論文期刊《ACM Transactions on Graphics》上。并于8月6日至10日在美國洛杉磯舉行的計算機圖形學關聯(lián)國際會議上進行了發(fā)布。

始終被用于工程學的折紙圖案（上）和任意輸入的三維形狀都能夠用此次研發(fā)的折紙板自折疊（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

日前正在與2家機構探討商品化

筆者得到許可觸摸了剛在實驗室內制作好的折紙板。外表和觸感就像用來做壽司卷的紫菜。并且，和紫菜同樣，在加熱時亦會收縮。倘若說看起來像紫菜，可能會降低其寶貴感，但鳴海特任講師暗示企業(yè)對折紙板的興趣正在增多：“雖然不可透露詳細的行業(yè)或機構名叫作，但咱們在與兩家機構正在商討將其商品化”。

折紙板應用示例。從上至下為瓶中船、花束、衣服、帽子、明信片（供圖：東京大學特任講師鳴海纮亦）

折紙的自折疊技術可為制造業(yè)做出貢獻，從海量運用褶皺的衣服等服裝行業(yè)，到在身體展開支架的醫(yī)療行業(yè)，以及太陽能電池板和人造衛(wèi)星機翼等在發(fā)射運輸過程中需求小型便攜的航天工業(yè)等用途，做為被世界認為很酷的“酷日本（Cool Japan）”，擁有吸引國內外人士的可能性。

原文：長崎綠子/JST Science Portal 編輯部