【生活智庫】14歲美籍華裔少年 發明可負重近萬倍紙造結構

愛摺紙的中學生Miles Wu沒想到,摺紙玩意變成了協助他升學和職業生涯發展的本領。他憑著精湛的摺紙技術和改善救災設備的熱心,發明了能夠負荷自身重量近1萬倍的摺紙結構,在美國聲望甚隆的STEM發明比賽中奪得大獎。

Miles創出的摺紙結構,顯示輕薄的紙張也可以有出色的承重能力。
Miles創出的摺紙結構,顯示輕薄的紙張也可以有出色的承重能力。

住在美國紐約的華裔男生 Miles Wu,7歲開始愛上摺紙藝術,特別喜歡摺各種造型的動物和昆蟲。隨著造詣提升,他甚至自己創作摺紙設計。在新冠肺炎肆虐期間,他在家中不停摺紙,並且參加了一項兒童摺紙比賽,作品獲評審高度讚賞,並得到美國國家自然歷史博物館安排展出。他又曾經自創摺紙鴿子,賣出200隻,為野生雀鳥基金籌款。

去年,他迷上了「三浦摺疊法」(Miura-Ori),那是由日本學者三浦公亮(Koryo Miura)發明的特殊摺紙技術,只需要拉作品的對角兩端,可立即將摺紙展開或收縮,具有節約空間、應力分散、不需反覆摺疊的優點。它結合了摺紙藝術與工程學,可應用於太陽能板展開、地圖摺疊、建築結構等領域。

今年初,加州大火和颶風吹襲造成重大傷亡的新聞,引發Miles思考:「用三浦摺紙技術做出來的結構堅固,節省空間又方便運送,可不可以應用於救災的臨時帳幕呢?」

Miles Wu自創摺紙鴿子,用收益捐助保育野生雀鳥的組織。(圖片來源:Wu family photo)
Miles Wu自創摺紙鴿子,用收益捐助保育野生雀鳥的組織。(圖片來源:Wu family photo)

他獲獎後在傳媒訪問中談及自己的理念:「現在救援行動中用的帳篷結構並不穩定,有時很堅固,有時候可以壓縮成細小體積,容易搭建。可是有時候這些特點完全不能發揮。三浦摺疊法可以提供更可靠的解決方案。」

用家中物品做負重測試。
用家中物品做負重測試。

他動手做實驗。用影印紙、卡紙等三種厚度不同的紙張,嘗試摺出不同高度、長度和組件㚒角角度的摺紙結構。屈指一算,他製作了54款結構,用家中的啞鈴、書本,總之是沉重的東西來測試結構可承受的重量,期間要父母為他增購啞鈴。經過108遍測試和改良的結構可以承托自身9,069倍的重量。他的研究成果在美國的少年科學發明比賽(Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge)中奪得大獎。

「我計算過,那相當於紐約一輛的士加4,000頭大象。」這位少年科學家解釋,研究成果顯示,用影印紙摺成、組件夾角最小(45度)的結構最堅固,而且抗壓表現最出色。傳統觀念認為承重結構必須使用沉重的物料,以及伸縮角度不能太小,Miles的研究另闢蹊徑。

被問到會怎樣使用25,000美元的獎金?他說會繼續研究,將摺紙結構實際應用到緊急救援帳幕設計。他還有兩個心願,一是出版個人摺紙書,二是成為生物學家,研究動物和植物如何在城市中生存。

Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge鼓勵中學生探求科學知識,並以科學研究作為升學和職業發展的目標。比賽的評審過程相當嚴格,評審團由2,000多位參加者中遴選300人入圍,再從中選出30強晉身總決賽,他們會親身到華盛頓的會場介紹參賽作品。參賽作品有編寫程式、數學、工程等類型的項目,得獎作品有研究任天堂遊戲主題音樂對專注力的影響,以及用果皮潔淨污水等。

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