她提出全新的厚板折紙理論模型，完成了從零到一的理論創(chuàng)新，破解了厚板結(jié)構(gòu)難以折疊這個(gè)困擾科學(xué)界和工程界五十余年的國際難題…… 

本報(bào)記者 陳 曦

陳焱在介紹厚板模型 陳焱供圖

　　“研究折紙的人，首先得長個(gè)‘立體’的腦袋……不做點(diǎn)好玩的模型，怎么把學(xué)生‘騙’來，等他們到了實(shí)驗(yàn)室，就知道沒那么有趣了……”近日，在天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師陳焱辦公室里，陳焱一邊給科技日?qǐng)?bào)記者展示酷炫的折紙結(jié)構(gòu)，一邊開玩笑，爽朗的笑聲響徹整個(gè)房間。

　　這位風(fēng)趣的女教授，做的研究也同樣有趣，一門新興的前沿科學(xué)——折紙科學(xué)。通過折疊或者展開，讓紙張的結(jié)構(gòu)、形狀、體積或表面積發(fā)生改變，從而使其能實(shí)現(xiàn)更多的功能。2015年，陳焱提出了全新的厚板折紙理論模型，完成了從零到一的理論創(chuàng)新，破解了厚板結(jié)構(gòu)難以折疊這個(gè)困擾科學(xué)界和工程界五十余年的國際難題，把折紙科學(xué)從理論“折”進(jìn)了工程應(yīng)用。

　　最近，陳焱迎來了自己的“豐收季”。在日前發(fā)布的第十六屆中國青年科技獎(jiǎng)、第二屆“科學(xué)探索獎(jiǎng)”兩項(xiàng)大獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)名單中，她都榜上有名。

　　“稀里糊涂”走進(jìn)折疊空間

　　“我本、碩階段的專業(yè)都是力學(xué)，等到了牛津大學(xué)讀博時(shí)，我學(xué)的是土木工程專業(yè)，導(dǎo)師選的研究方向是可展開結(jié)構(gòu)，于是我就‘稀里糊涂’研究起了機(jī)構(gòu)和折展結(jié)構(gòu)?！?nbsp;說起最初入行，陳焱覺得有點(diǎn)小慶幸，“不過我之后的經(jīng)歷沒有什么特殊的，就是很幸運(yùn)有機(jī)會(huì)一直在做自己感興趣的事情。”

　　被陳焱寥寥數(shù)語帶過的，是了不起的科研成果。

　　其他學(xué)科的學(xué)者在研究折紙時(shí)，通常假設(shè)紙張是零厚度的；但在真實(shí)的工程中，紙張的厚度是不能被忽略的，這一厚度會(huì)造成結(jié)構(gòu)緊密折疊的困難。已有理論無法有效解決這一問題，于是陳焱另辟蹊徑，用空間機(jī)構(gòu)代替球面機(jī)構(gòu)，建立了全新的理論模型，從根本上解決了厚板折紙的難題。

　　“折紙是一類結(jié)構(gòu)，大大小小的工程中都可以應(yīng)用到它?！闭勂鹫奂埖膽?yīng)用，陳焱侃侃而談，“比如航天衛(wèi)星中的天線，其直徑越大，功能就越強(qiáng)，但是如何把幾十米甚至上百米長的天線折到最小，再放到直徑只有4.5米的火箭整流罩內(nèi)，是航天展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題?！?/p>

　　解決了厚板折紙難題的陳焱并不滿足于已有成績，她常對(duì)年輕的研究者們說“要勇于跳出自己的學(xué)術(shù)舒適區(qū)”。她是這樣說的，也是這樣做的。

　　2018年，陳焱開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開墾一塊“荒地”——研究具有大變形能力和超常物理性能的結(jié)構(gòu)材料。

　　這項(xiàng)研究有什么用呢？

　　陳焱以飛行員的安全帶為例，向科技日?qǐng)?bào)記者解釋道：“當(dāng)飛機(jī)加速度非常大時(shí)，安全帶就會(huì)因?yàn)槭芰Χ兊梅浅＜?xì)，安全性和舒適性都會(huì)變差。我們可以利用折紙結(jié)構(gòu)，改變安全帶整體結(jié)構(gòu)中的材料分布，提升它的舒適度?！?/p>

　　較真導(dǎo)師“害苦”學(xué)生

　　在陳焱辦公室的書柜里，擺放著各式折紙模型，這些“玩具”幾乎占了一半的空間。

　　“我喜歡由興趣驅(qū)動(dòng)的、純粹的研究，一旦腦子里冒出了靈感，我一定要想辦法去實(shí)現(xiàn)或者驗(yàn)證它們，而這些玩具曾給我很多啟發(fā)?！标愳驼f，“從冒出一個(gè)靈感，到建構(gòu)初始模型，這個(gè)過程是很快的，而且是充滿快樂。不過，這個(gè)過程只占整個(gè)研究工作的10%到20%，剩下大量的工作是枯燥的公式推導(dǎo)和理論整理。這個(gè)過程還是挺折磨人的，但我們必須耐得住，一絲不茍地完成每項(xiàng)工作?！?/p>

　　陳焱曾領(lǐng)導(dǎo)完成過一個(gè)有關(guān)可展多面體的課題，總共耗時(shí)9年，從2010年到2018年，前后3個(gè)學(xué)生接力研究，終才得以完成。

　　如今回想起來，陳焱覺得，就算費(fèi)時(shí)再久，也是值得的?！翱茖W(xué)容不得馬虎，研究更容不得半點(diǎn)馬虎?！彼f。

　　這份認(rèn)真，陳焱用在科研上，更用在帶學(xué)生上。

　　“做我的學(xué)生，挺‘痛苦’的。我不僅要求他們給我一個(gè)結(jié)果，中間過程我也要他們清楚呈現(xiàn)，我對(duì)他們是全流程‘較真’?！标愳托χv了一個(gè)趣事，“我曾發(fā)現(xiàn)一個(gè)學(xué)生在計(jì)算時(shí)用錯(cuò)了理論公式，我就讓他用別的方法重新推導(dǎo)。結(jié)果，他用數(shù)值方法，不但沒找到正確的公式，還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)以前從未遇到的怪現(xiàn)象，于是不得不再換一個(gè)方法。很快，他找到了正確的公式，以為‘完事大吉’，卻沒想到我讓他繼續(xù)解這個(gè)題。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)這個(gè)新方法，仍無法解釋那個(gè)怪現(xiàn)象，就讓他一究到底。你可以想象，學(xué)生當(dāng)時(shí)欲哭無淚的心情?！?/p>

　　陳焱曾寫過一篇文章《給“理想”建一個(gè)朋友圈》，在她“理想”的朋友圈里，有四位“好朋友”——“赤子之心”“興趣激情”“踏實(shí)合作”“責(zé)任使命”。陳焱說，這是她的四位“老友”，她也希望把它們介紹給青年學(xué)者和學(xué)生。

　　題外話

　　科技日?qǐng)?bào)記者：您的辦公室里擺滿了兒子和家人的照片，感覺您是一位很重視家庭的人。其實(shí)，女性從事科研工作，要面對(duì)的困難比男性多，比如會(huì)面臨生育的問題，您是如何平衡這兩方面的？

　　陳焱：其實(shí)，只要提高工作效率，把時(shí)間分配好了，完全可以魚與熊掌兼得。孩子小的時(shí)候，我在新加坡工作，基本上孩子去幼兒園和睡覺的時(shí)間，我在工作，其他時(shí)間我都在陪孩子。我印象最深的，是孩子兩歲的時(shí)候，我和合作者利用時(shí)差24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)的寫一本書，就是利用孩子不需要我的時(shí)間。最后，我們只用了半年多就寫完了這本書。

　　而且我做的大部分事情，都不會(huì)拖到最后，對(duì)常規(guī)工作的安排有一個(gè)合理的預(yù)判，并盡量提前完成。因此很少出現(xiàn)緊急情況，導(dǎo)致沒有時(shí)間陪伴孩子。

　　陪孩子玩，我覺得非常開心，完全不覺得累?，F(xiàn)在兒子已經(jīng)14歲了，我平時(shí)還會(huì)抽空做做他的幾何題。兒子如果發(fā)現(xiàn)我找到了更簡便的解題方法，就會(huì)主動(dòng)找我切磋切磋。

　　科技日?qǐng)?bào)記者：您曾經(jīng)參與湖南衛(wèi)視綜藝節(jié)目《天天向上》的錄制，當(dāng)時(shí)是什么情況？

　　陳焱：這是一個(gè)非常特殊的經(jīng)歷。我其實(shí)平時(shí)是不看電視的，也不知道《天天向上》是一個(gè)什么樣的節(jié)目。當(dāng)時(shí)學(xué)校找到我、希望我參與節(jié)目錄制的時(shí)候，起初我直接就婉拒了。后來學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和我說，這是學(xué)校重要的招生宣傳。于是，我就當(dāng)作工作任務(wù)答應(yīng)了，才有機(jī)會(huì)給電視觀眾科普了一下各種各樣的折紙結(jié)構(gòu)，并且見識(shí)了電視臺(tái)節(jié)目有趣而辛苦的錄制過程。