折皱在自然中无处不在，在所有长度上都发生，如从血细胞穿过毛细血管而进行的折皱到瑞士阿尔卑斯山的形成。在过去几十年里，空间上扩展的薄膜引起了人们强烈的兴趣，是一项富有挑战性的研究课题。科学家们进行了大量实验、理论和数值上的研究来发现基本的统计特性，如折皱结构的强度、能量和相空间的形貌等。令人惊讶的是，线或聚合物链在二维上的填装问题的研究却很少。

 

现在，瑞士的科学家展示了第一个二维上的折皱线形态相图。具有不同材料特性的金属线的折皱是通过从相对的边缘注入圆形容器来获得的。为了研究材料与形态的依赖关系，整体设备保持固定。实验结果显示，塑性屈服和摩擦是决定形态的基本参数。他们发现实验结果与计算机模拟吻合地很好，并构造了一个完整的形态相图。在折皱过程中，环的数目按照幂律增加，每个形态有不同的幂指数。最终，他们发现折皱结构的硬度按照幂律增加，与薄膜折皱的观测结果相似。

 

这项研究表明了在折皱过程中塑性和摩擦的重要角色以及折皱的特征形态。可以很自然地将这项研究推广到薄膜的折皱或者将DNA装入病毒壳体的研究。此外，其他几何参数如注入角度和容器形状对形态相图的影响仍是未解决的问题。

 

原文链接：http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e094101 　　（陈鲁倬/编译）

 

《科学新闻》 (2008年 10月 第2期 封面集锦)