2026年8月29日，来自麻省理工学院的研究人员利用3D打印技术制造了一套模块化组件，无论如何压缩、拉伸、旋转或弯曲，这些组件都能保持电气连接。这些被称为“双分支电路”的单元，可以让结构感知自身所处的形状，而无需复杂的外部线路。研发团队认为这些模块化组件可以更快地构建交互式硬件原型：例如，随着使用者伤后康复而变化的辅助家具、能够重新配置以抓取不同物体的机器人抓手，或者能够改变几何形状以重新调谐频率的天线。在一个演示中，一把椅子可以折叠成一张带储物空间的桌子，然后展开以便存放，整个组件会将自身配置状态报告给电子显示屏。
分岔电路是一种机械超材料，它是一种重复的三维几何结构，当受到推拉时，会按照预设的方式弯曲或扭转。麻省理工学院的研究团队此前曾利用拉伸时会变宽的拉胀超材料，构建了具有三种固定状态的[形状可变天线。而新的模块更进一步。将单元连接并围绕枢轴旋转，即可触发机械分岔——当力超过临界点时，行为会发生突变——从而产生比单个拉胀单元更稳定的形状。
△由相同模块单元构成的双分支电路的几种配置示例。（图片来源：麻省理工学院研究人员提供）
机械工程研究生、论文第一作者玛尔瓦·阿拉维（Marwa
AlAlawi）说道：“超材料可以通过重复单元的方式，使复杂的机械组件的制造变得简单。我们的工作拓展了这一设计领域。如果我们把机械超材料看作是构建模块，那么我们的工作就是利用它们的几何形状，将内在智能嵌入硬件中的一种方法。”每个组件由两个打印部件组成：拉胀超材料单元和连接器模块。两者内部均设有导电走线。将它们扣合在一起，相邻部件之间便会形成独特的电路，从而使结构能够识别自身所处的状态。这种识别功能在超过 10,000 次压缩后依然保持稳定，电气连接性未出现任何下降。
△连接器模块内部采用导电材料布线，因此连接模块时会在相邻模块之间激活一个独特的电路。（图片来源：麻省理工学院研究人员提供）
制造流程采用多材料熔融沉积成型（FDM）技术。超材料单元使用非导电的Sainsmart
TPU 95A材料打印，内部走线则使用Filaflex
92A材料；连接器主体采用刚性PLA材料，电路部分则使用相同的导电TPU材料。Fusion
360插件可生成可直接用于打印的几何模型，配套的仿真工具则可映射物理组件，方便用户为每个保存的形状分配交互功能。
△这些3D打印的模块可以进行压缩、拉伸、旋转或弯曲，同时保持电气连接。（图片来源：研究人员/麻省理工学院提供）
除了家具之外，研究人员还打印了一个可变形的游戏控制器，根据形状（方向盘、海绵状积木或泵）的不同，可以启动不同的游戏。其他潜在用途包括模块化软体机器人抓手、可重构的庇护所和交互式康复工具。AlAlawi与电子工程与计算机科学系（EECS）研究生Ticha Sethapakdi以及电子工程与计算机科学系和机械工程系副教授、计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）人机交互小组负责人Stefanie Mueller共同撰写了这篇论文。合作者包括来自麻省理工学院、东京大学和密歇根大学的研究人员。相关研究成果将在ACM用户界面软件与技术研讨会上发表。
来源：南极熊
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