折纸超材料用于机械逻辑的判别性转变序列

结构多稳态的转变已被用于多种功能与应用，如带隙调控、冲击能量捕获和波导。然而，对于准静态或动态转变，尤其是序列可预测性与定制机制方面，尚未获得基础而全面的理解。本研究利用具有优异多稳态与形状可重构性的堆叠变体水雷折纸（SMOV）结构作为平台，揭示了准静态与动态转变的深层机理，并开创了相应通用的机械逻辑门生成与调控方法。通过理论、数值与实验手段，揭示了包括可逆与不可逆在内的判别性、确定性准静态转变序列，其构成一张可在调整设计参数时编辑的转变图。通过施加动态激励并定制激励条件，所有稳定构型之间的可逆转变得以实现，生成全连通转变图。受益于准静态与动态转变的非线性，实现了基础与复合机械逻辑门。该方案的通用性通过采用单一SMOV结构实现不同复杂逻辑运算且不需增加结构复杂性得以展示，显示出其优越计算能力，并为高效物理智能开辟了途径。