太阳能电池板哪家技术强？学习剪刀虫翅膀，折叠净省10倍空间

展翅高飞的动物，除了鸟儿，还有昆虫。微不足道的昆虫，折叠翅膀的方法却大有玄机。

在鸟儿演化出翅膀，飞向蓝天之前，占领广袤天空的是一群小虫子。第一双昆虫的翅膀，早在3亿年前就在阳光中闪亮挥舞。

走过3亿年的演化岁月，虫子的翅膀推陈出新，不仅外形丰富多彩，停留姿势也大有不同。休息时，蜻蜓的翅膀平展铺在后背，蝴蝶的翅膀竖起直立，蜜蜂的翅膀收拢贴合。最为低调的飞行员是甲虫，当它慢吞吞的爬过地面时，你只能看见它一身厚实的甲壳，不知道它居然还有翅膀，还会飞行。

甲虫的翅膀折叠法

甲虫有2对翅膀，前翅和后翅。前翅演化成铠甲一样的保护罩，叫做鞘翅，罩住了薄如纱裙的后翅。后翅平时折叠收藏，飞行时才会亮翅伸展。

折叠翅膀是门手艺，每只甲虫都有自己不外传的独门收翅方法。按照甲虫的体型排队，大个头的甲虫折叠方法简单，个头越小的甲虫，翅膀折叠得越精致。

先来看金龟子的翅膀，金龟子个头大身体重。要带动圆滚滚的大胖子起飞，翅膀得坚硬一点儿才撑得住，所以金龟子的后翅比较硬，扇动拍打时坚强有力，不过折叠起来也比其他甲虫的软翅费劲，它的翅膀只折1折，折叠办法简单实用，只要能收起来背在背上就行。

接下来看瓢虫的翅膀，瓢虫比金龟子个头小，翅膀更软，它的折叠方法要复杂很多。为了观察七星瓢虫折叠收翅的过程，东京大学团队，给它做了一个透明的前翅，替换掉原来的保护罩。收翅细节很清晰，瓢虫先关闭前翅盖，然后才回收后翅，后翅缩进前盖下，折叠成Z字型。

图中黄纸片模拟了瓢虫的折翅，比你叠衣服要复杂很多。横向和纵向的折线，并没有交接在一个折点上，而是折出了中间一个菱形。展翅时，图片中的菱形区固定不动，整个翅膀围绕固定区撑开。虽然折线复杂，收翅时要费点儿功夫，但复杂的折叠法为快速打开做好了准备。瓢虫收折翅膀要用2秒钟，但在0.1秒内就能打开叠好的翅膀，展翅飞翔。很合理，遇到危险时起飞，需要速度。找到安全地点才降落，可以慢慢折叠翅膀。

不过，瓢虫的折翅并不是最复杂的，比瓢虫手艺更高的是剪刀虫。剪刀虫，学名叫蠼螋，尾巴上有一对令人望而生畏的大钳子。

剪刀虫的翅膀折叠法

剪刀虫的钳子有3大作用，第一用途是作为炫耀装备，用来吸引妹子。第二用途是，捕猎防御的武器，攻防兼备。第三用途是，整理清洁翅膀。剪刀虫有一双藏在身体里的翅膀，打开后，比其它昆虫的翅膀都要大。而收藏翅膀的背包，却比其它昆虫的背包要小很多。

剪刀虫打包的秘诀是：只要翅膀折得好，没有装不下的背包。看到剪刀虫展翅的过程，你就知道这双翅膀折叠难度不亚于降落伞的折叠难度。折叠起来的翅膀，比全部打开时，表面积能减少10～18倍。叠好的翅膀放在小背包里，既不占空间，也不会妨碍到虫子的活动。背着翅膀的身体依然很灵活，能够随意反翘肚皮，挥舞它的大钳子武器。

图片里是翅膀折叠后的成像，红线和蓝线是翅膀上纵向的翅脉，绿线是环形的翅脉。

上图是翅膀展开后的细节图，中间的黑色虚线是翅膀弯折的地方。白色线条是翅脉，黑线是折叠线。

翅膀的折叠分为中间圆形的定位区，和外部的折叠区。折叠顺序如下：沿着中间圆形定位区，先折出一道道长折痕，折线围绕圆形区旋转展开，并不汇集到同一个折点。像折扇一样合拢折痕，然后再内折一次。看上去像折扇一样简单的折叠，实际上却不简单，你拿一张A4纸做模拟的话，没法做到完全还原。

纸张模拟不了翅膀的原因，正是折叠的关键所在，因为翅膀有弹性而纸张是刚性的。昆虫翅膀的材料，是一层薄到透明的几丁质。翅膀上，没有骨骼和肌肉做支撑，支撑结构是一条条叫做翅脉的管道，里面流动着体液，甲虫能调节液体的压力控制翅膀的运动。在翅膀弯折的地方，还有加粗的弹性纤维。当甲虫展翅时，打开前就像按下了弹簧开关，释放出折叠翅膀里的弹性张力，不用外力，翅膀自动张开。虫子只要扇动几下翅膀，就能铺平翅膀并锁定结构。

苏黎世联邦理工学院联合普渡大学团队，模仿剪刀虫的翅膀，打印出带弹性的折纸模型，刚性纸板中间由弹性材料连接。只要用手指轻轻碰一下，纸板就能自动折叠。当折纸合拢时，产生向内的闭合力，能够承重。只依靠折叠结构，不用外力就能锁定结构，像机械手一样抓住重物。这种纸板折叠出来的承重力，只有弹性折纸才能做到，普通折纸没法做到。

像昆虫翅膀一样的自锁式弹性折纸，应用范围很广，除了居家生活的帐篷、日常折叠电子设备外，还能用在太空探测。比如做一块弹性折叠的太阳能电池板，安装在火星探测器上。电池板的折叠方式就像剪刀虫的翅膀一样，中间是圆形的固定区，折叠区围绕中间的圆圈旋转打开。在发送探测器时，折叠起来的电池板不占空间，运输方便。当探测器到达火星轨道时，不需要致动器就能自动展开到最大尺寸，也不需要稳定器，电池板就能自我锁定，保持结构。

昆虫飞行了3亿年，演化出节省力气，经济适用的翅膀折叠法。给我们的太空探测器插上一双昆虫的翅膀，让它飞得更轻更快更高。