40年前的创意，被重新唤醒
1985年，“创新设计基金”在《科学美国人》杂志上刊登广告，宣布将为服装、家居装饰和纺织品领域的巧妙原型设计提供最高1万美元的资助。当时还是宝丽来公司电气工程师、如今已是麻省理工学院教授的 William Freeman 博士，看到了这则广告，并提交了一个别出心裁的构想：三面拉链。
这并不是用来拉裤链的拉链，而是像一个“开关”，可以让椅子、帐篷、手提包等物体在柔软与刚性两种状态之间自由切换，从而更易折叠收纳、快速展开和组装。
三角形拉链的原始设计
Freeman 的设计在结构上类似普通拉链，但整体呈三角形。他在三条边上各固定一条带子，用狭窄的木质“齿”将其连接起来。一个环绕整个装置的滑块可以沿着结构移动：
- 滑块拉上时，三条带子被锁定并拉直，形成一个稳定的三角形管状结构；
- 滑块拉开时，结构恢复柔软，可折叠收纳。
虽然这一提案当年没有获得基金支持，但 Freeman 仍为其原型申请了专利，并将样品收在车库里，等待未来有机会真正应用。
MIT 团队用“Y型拉链”复活旧构想
将近40年后，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员决定重启这一想法，希望借此制造出具有“可调刚度”的物品。此前类似的刚度调节方案往往难以逆转，或需要繁琐的手动组装。
为此，CSAIL 团队开发了一个自动设计工具和一种新型可调节紧固件——“Y型拉链”。研究人员编写的软件可以帮助用户定制三面拉链的结构，然后用塑料材料通过3D打印机直接制造出来。这些拉链组件可以附着或嵌入到露营装备、医疗器械、机器人以及艺术装置中，使它们更易于组装和变形。
项目论文的第一作者、MIT CSAIL 博士后研究员贾吉·李表示：“传统拉链非常适合封闭夹克这类扁平物体，而 Freeman 想象的是一种更具动态性的机制。借助现有制造技术，这种结构可以驱动更复杂的物体变形。我们建立了一套流程，可以快速在柔软和刚性之间切换，而且能确保这些结构在现实环境中可靠工作。”
相关论文发表在《2026年 CHI 人机交互大会论文集》上。
为什么是拉链？
在 CSAIL 的软件中，用户可以自由设定拉链闭合后的形态：
- 每条带子的长度；
- 弯曲方向和角度；
- 以及拉合后整体的运动“原型”。
目前提供四种基本形态：
- 直线；
- 弯曲（类似拱形）；
- 卷曲（类似弹簧）；
- 扭曲（类似螺旋）。
实际制作出的 Y 型拉链在打开时，形态有点像伸出三条触手的鱿鱼；拉合后则收拢成更紧凑的结构，例如一根杆。这种可变形特性在旅行场景中尤其实用。
以搭帐篷为例：
- 传统方式单人搭建可能需要约6分钟；
- 使用 Y 型拉链后，只需约1分20秒。
只要将每个“臂”连接到帐篷的一侧，再从顶部支撑结构，拉链拉合的过程就能让帐篷顶篷迅速“弹”到位。
从可穿戴设备到机器人
这种可在柔软与刚性之间无缝切换的结构，也有望应用于医疗可穿戴设备。研究团队曾将 Y 型拉链缠绕在手腕石膏外：
- 白天可以松开，让装置更柔软、佩戴更舒适；
- 夜间则拉紧，提供足够支撑，防止进一步受伤。
这样一来，原本刚硬的固定装置变得更具适应性，可根据患者需求灵活调整。
此外，该系统还能用于制造“一键驱动”的结构。用户可以在 Y 型拉链上连接电机，实现自动拉合，从而构建自适应的四足机器人：
- 拉紧时，机器人腿部变长，整体高度增加；
- 拉开时，腿部缩短，机器人变矮。
未来，这种快速调节能力有望帮助机器人在峡谷、森林等崎岖地形中更灵活地探索。
团队还利用带驱动的 Y 型拉链制作了动态艺术装置，例如一朵长而蜿蜒的“花朵”，通过固定电机拉合拉链，实现类似“绽放”的视觉效果。
材料与耐久性测试
尽管李和同事看好 Y 型拉链的创造潜力，但其在日常使用中的耐久性仍是关键问题。
研究团队进行了多轮应力测试：
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材料对比：
- 选用两种常见3D打印塑料：聚乳酸（PLA）和热塑性聚氨酯（TPU）；
- 通过机器反复弯折 Y 型拉链，发现 PLA 能承受更大的载荷，而 TPU 则表现出更好的柔韧性。
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循环寿命测试：
- 使用执行器持续开合 Y 型拉链；
- 约在 18,000 次拉合循环后，拉链发生断裂。
3D 模拟结果显示，Y 型拉链之所以能承受较高负载，与其整体弹性结构有关，这种结构有助于分散集中应力。
李也设想，未来可以采用金属等更坚固材料来制造更耐用的三面拉链。同时，团队希望在更大尺度上应用这一结构，不过目前常规3D打印平台在尺寸上仍有限制。
未来应用：从太空到灾害救援
贾吉·李指出，还有许多潜在应用尚未真正展开。例如：
- 在太空探索中，可将 Y 型拉链的“触手”集成到航天器上，用于抓取附近的岩石样本；
- 在灾害救援中，可将拉链嵌入可快速展开的结构中，帮助救援人员迅速搭建临时避难所或医疗帐篷。
浙江大学助理教授王冠云（未参与该研究）评价说：“将日常拉链重新构想为一种实现三维形态转换的机制，是动态组装的极佳思路。更重要的是，它有效弥合了软与硬之间的状态差异，提供了一种高度可扩展且富有创新性的制造方式，将极大推动未来具身智能系统的设计。”
这项研究成果已于4月在 ACM 人机交互（CHI）大会上对外展示。
本文经 MIT 新闻（web.mit.edu/newsoffice/）授权转载，该网站专注报道 MIT 的研究、创新与教学相关内容。
