雷達反射器組裝新機制：未來傢具可能不再需要螺絲！

導讀

最近，瑞士蘇黎世聯邦理工大學的科研人員開發了一種新型的雷達反射器，它的面板組裝鏈接機制十分獨特。發明者已經申請了專利，且希望它能應用於更多領域，比如說我們日常傢具的部件組裝。

關鍵字

雷達反射器、部件組裝

背景

在我們的日常生活中，會遇到各式各樣的傢具，例如櫥櫃、桌子、書架等等。為了保證它們整體結構的穩定，我們往往會使用螺絲來固定各個部件。

但是，這種使用螺絲的傳統方法，也具有一些問題，例如積累灰塵、生鏽、不牢固等等。另外，還有更重要的一點，就是拆裝變得十分麻煩，這樣會影響到打包和運輸。

那麼，有沒有什麼創新方法，可以取代螺絲呢？是否可以穩定地鏈接不同的部件，而拆卸起來又十分方便？

創新

最近，瑞士蘇黎世聯邦理工大學土木和環境工程系的計量工程師 Cornelius Senn 和他的博士後同事 Silvan Leinss 通過創新探索，開發出一種新的部件連接機制，它能將雷達反射器的不同面板，穩定連接在一起。為此，他們申請了專利。

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

為了理解發明者付出和艱辛，John 根據蘇黎世聯邦理工大學的介紹，帶大家簡單回顧一下他們這段創新探索的歷程。

首先介紹一下雷達技術，它是利用電磁波進行目標的探測和測距，測試目標的空間位置。原理就是發射電磁波，對於目標進行照射，然後接收其發射的電磁波，從而獲取距離、徑向速度、方位、高度等信息。

一開始，是一位博士生在開發雷達反射器，讓它應用於冰雪環境，生成海拔模型，在已知坐標位置基礎上，作為參考點使用。同時，反射器也可以用於調整雷達信號的焦距，通過雷達圖像，判斷冰川融化和山體滑坡的速度，且精確到毫米範圍。

後來，這位博士生想讓Senn 加入雷達反射器的開發。但是，Senn 看到這些由不同材料組成的反射器，存在明顯問題：即不牢固也不輕盈。

所以，Senn拒絕了這位博士生的請求。然後，他立即開始探索一種替代方案，可是面臨一個主要問題：

是否能夠在反射器上鑽孔，然後用螺絲將它固定，這樣會不會干擾測量？

後來，物理學家、博士後 Silvan Leinss 加入進來，他認為：

雷達使用的波長有幾厘米，所以任何更小的物體都不會影響測量。

為了搞清楚這個想法，和Senn一樣，Leinss 甚至攜帶現有的反射器，去實地場測。他攜帶40公斤的包袱，爬上位於格陵蘭島的幾百米高的雪山。為了將反射器帶上飛機，他甚至切掉反射器的轉角（他完全了解反射器轉角處的反射波長會消失）。

戶外的雷達反射器

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

背負40公斤的行李前進

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

他在考慮幾個問題：

• 反射器必須這麼沉重而笨拙嗎？

• 在零下的氣溫條件，是否有方法可以進行現場組裝？

• 理想的形狀又是什麼樣的？

兩個發明者為了搞清楚這些問題，不斷的進行探索。Leinss 通過使用螺絲和鋁箔金屬薄板的方法進行了測試，結果顯示：

單獨的螺絲並不影響測量，反射器也並不需要特別厚。但是，更薄的反射器需要更多、更短的螺絲。

然而，Senn 根據以往的經驗認為：

「一旦你將組裝成這種反射器，你顯然無法在零下的氣溫環境下，例如格陵蘭島這樣的地方，對它們進行再次拆卸和組裝。」

另外，採用這種「鋼琴鉸鏈」式的方案，在長條金屬上安裝若干個螺絲，如果有髒東西進來，就會弄壞它。而且，不同材料的金屬片，也會導致電解腐蝕。

所以，Seen 最終放棄了這個想法，並且帶來一種更加好的解決方案，一種鏈鎖的系統，如下圖所示：

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

最後，Seen 正在申請一個專利，這個專利不僅關係到雷達反射器，重要的是連接面板部件的機制。雖然，這個想法很簡單，但是機制描述起來卻很難。

技術

根據瑞士蘇黎世聯邦理工大學的介紹，這項專利技術可以讓面板的不同部件（通常由金屬或者樹脂玻璃製成）穩定的連接在一起，他們使用的並不是螺絲，而是一種傾斜的葉片，進行連接。

對於這項技術，抽象的描述顯得十分困難。所以，我們還是看看Cornelius Senn 的演示視頻截圖吧。演示中，他展示了兩塊和三塊面板的鏈接情況，可以看出組裝和拆卸十分方便。

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

（圖片來源於：蘇黎世聯邦理工大學）

價值

這種雷達發射器的創新鏈接機制，未來有望替代螺絲的作用，並且應用於更多領域，例如書架、櫥櫃和其它日常生活中的傢具。同樣，這種機制還能適用於屋頂結構。這或許是一種革命性的創新機制。

未來

Senn 有著很多想法，並且也構建了一些模型。不過，他認為還需要一段時間的開發，尋找一個實際的應用案例。

他也歡迎來自學校內合作夥伴，或者學校外的企業，未來一起合作開發產品，更好利用這一設計機制的創新價值。

參考資料

【1】https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2017/04/pure-genius.html

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