可重构的切片构件实现升力与阻力的调制

柔性表面可通过变形调制流体力，实现对流场条件的被动适应。本文表明，切片构件（kirigami）薄片——由平面上并列切口构成的结构——通过转化为可在流动中可逆重构的三维多孔中观架构，为可调节空气动力学提供了简单途径。在横向流动作用下，平行切口的kirigami薄片会沿垂直方向褶皱成由倾斜板状元素构成的晶格结构。实验结果表明，这一结构不仅产生阻力，还能在纸面垂直于入流时产生显著的横向升力。由于中观结构可在不同状态之间切换，单个薄片在相同流条件下即可产生大幅度且有选择性的阻力和升力变化，某些情况下甚至部分解耦这两种力。演化中的中观结构还改变了力随流速的尺度关系，影响瞬时载荷及其速度依赖性。力量 measurements 归一化后可在柯西数下完成折叠，确定由切口图案决定的刚度为主控参数，这一关系被连续弹性模型所捕捉。这些结果表明，kirigami结构通过其结构直接编码了空气动力学功能与行为，为具备可编程流体力表面提供了可扩展平台。