从折纸到工程奇迹：14岁华裔少年如何用三浦折叠突破应急避难所设计

2025年12月6日上午10:51 • AI产业动态 • 阅读 3

在传统认知中，折纸往往被视为一种艺术或娱乐活动，但14岁的华裔少年迈尔斯·吴（Miles Wu）却通过这项古老技艺，在工程科学领域掀起了一场小型革命。今年10月，他凭借一项创新的折纸设计，在竞争激烈的赛默飞科学青少年创新挑战赛（JIC）中脱颖而出，斩获最高奖项及2.5万美元奖金。这一成就不仅为他赢得了“天才少年”的称号，更揭示了折纸在结构工程中的巨大潜力。

迈尔斯的项目核心在于对“三浦折纸”（Miura-ori）结构的深度研究与改良。三浦折纸由东京大学空间工程教授三浦公亮于1970年代发明，其独特之处在于通过一系列平行四边形单元的折叠，形成一种单自由度可展开结构。这种结构最初应用于日本卫星的太阳能板部署，后来被NASA借鉴用于可折叠太阳能阵列。其工作原理简单而高效：沿对角线方向轻轻一拉，结构瞬间展开为大面积平面；反向一推，又能折叠回极小体积。这种特性使其在空间受限的应用场景中具有显著优势，例如航天器或便携式设备。

然而，迈尔斯并未满足于现有设计。他通过系统实验，开发出一种新型三浦折叠变体，其强度达到了惊人的水平：可承受自身重量10,000倍以上的负载。为了直观理解这一数据，假设用这种材料制造一辆出租车，其车顶足以支撑4,000多头大象的重量。这一突破性成果并非偶然，而是源于迈尔斯对折纸力学的深入研究。他在家中客厅建立了临时实验室，使用切割机制作精确折痕，并采用严谨的测试方法：将折纸样品固定在护栏之间，逐步增加负载直至结构失效。由于家庭设备有限，他甚至动用了健身哑铃作为砝码。经过54种变体设计和108组测试，他最终确定了最优的几何参数组合。

令人惊讶的是，最佳性能并非来自特种纸张，而是普通的复印纸。这一发现挑战了材料科学的常规认知，表明结构设计本身可能比材料属性更具影响力。迈尔斯的研究揭示了折纸结构在应急避难所设计中的三大优势：单自由度简化部署流程、整体受力提升结构可靠性、高压缩比优化空间效率。传统应急帐篷往往难以平衡可靠性、便携性和部署速度，但三浦折纸结构有望同时满足这三项要求。

迈尔斯的灵感来源于现实世界的灾难事件。2025年1月，南加州山火摧毁了超过1.8万栋建筑；2024年飓风海伦在美国东南部夺走了201条生命。这些悲剧促使他思考如何利用折纸技术拯救生命。他设想了一种基于三浦折叠的可快速展开应急避难所，能够在灾难发生后迅速提供临时庇护。这种设计不仅轻便紧凑，便于运输，而且展开过程简单快速，无需复杂组装。

在JIC比赛中，迈尔斯面对的是近2,000名申请者，其中许多人有资深导师指导或专业实验室资源。而他仅靠个人努力，在家庭环境中完成了所有研究。这种独立性和创新精神给评委留下了深刻印象。获奖后，迈尔斯已开始规划如何将理论转化为实践，探索折纸结构在 humanitarian aid 和 disaster response 领域的实际应用。