近日，哈尔滨工业大学深圳校区教授李兵团队的最新研究成果发表于《科学进展》。研究团队融合变胞原理与编织技术，提出了一种适应性编织折叠结构设计方法，实现结构多重折叠性能协同与多维度耦合变形，构建出可编程变形结构单元库，并完成多场景功能应用验证。

折纸结构凭借独特的几何变形能力，已广泛应用于可展开结构、柔性机器人、机械超材料和智能器件等领域。但传统折纸结构依托单层折叠拓扑设计，其结构的可折叠性、运动自由度与构型可重构能力之间存在一定制约，难以同时实现丰富的变形模式与高度可重构性。

为此，研究团队从日常编织结构中获得启发，提出编织折叠设计方法。区别于传统折纸依赖单一片层上的折痕网络，该方法通过条带之间的相互穿插与约束关系构建新的空间拓扑，在保留结构灵活变形特性的基础上，极大拓展了结构运动模式。

研究表明，该类结构能够同时满足可展性、平面可折叠性和刚性可折叠性，并支持伸缩、弯曲和扭转等多种变形模式，为构建具有高适应性和多功能性的智变结构设计提供新思路。

折叠方式编码。研究团队供图

研究团队进一步发现，这种结构中看似简单的“向左折还是向右折”，实际上可以转化为类似计算机二进制的“0”和“1”，建立了独特的折叠编码机制。方形编织折叠结构的每个折叠单元均具有两种不同的折叠状态，研究团队将这种“二选一”的折叠行为映射为二进制信息，多个单元依次折叠后，不同的“0/1”组合便对应不同的折叠序列和空间构型，使一个物理结构同时具备了形态重构和信息编码两种属性。

进一步地，在六边形编织折叠结构中，两种不同的子单元分别被编码为“1”和“0”，不同编码单元之间还可以形成多种连接模式，从而构建出更加丰富的折叠逻辑。由此，研究团队成功将几何变形与二进制编码建立起联系，为实现基于物理结构的信息存储、逻辑处理和机械加密提供新思路。

为充分验证新型结构的功能拓展能力，研究团队开展了多种应用演示。在机械加密方面，通过构型的可编程转换实现结构化信息编码与隐藏；在自适应光圈方面，利用结构的大变形特性实现光圈尺寸和形态调节；此外，团队还构建了磁驱动夹爪，实现复杂环境下的物体抓取，展示了在柔性机器人和智能可重构器件中的应用潜力，从形态设计走向功能设计。

相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef6082