4月13日下午两点，我校于科学会堂举办了一场题为“从泡沫结构理论到水立方设计”的讲座。本次讲座我校有幸邀请到了英国皇家科学院院士Denis Weaire教授。

在讲座的最开始，Denis Weaire教授为同学们介绍了一位19世英国纪卓越的物理学家——Lord Kelvin。他介绍说，19世纪后期，Kelvin教授曾提出了这样一个问题：如果把空间划分成相同体积的小单元，那么如何划分所得的小单元的接触界面最小呢？Kelvin教授自己也给出一个经典解答，即将大量相同的十四面体垒在一起，该十四面体中有6个正方形和8个正六边形，与蜂窝的结构类似。在随后的100多年里，没有人能进一步缩小开尔文结构的接触界面。1993年，Denis Weaire教授和他的研究生Robert Phelan用计算机模拟泡沫结构，找到了比开尔文模型更好的结构，并称之为Weaire-Phelan结构。这个结构由两种相同体积的泡泡组成。一种是正十二面体，每面是正五边形，另一种是十四面体，其中两个正六边形，十二个正五边形。这样的一种结构，把空间划分成相同体积的小单元，比开尔文结构所需要的界面少0.3%。而“水立方”外表面的“泡泡”布局正是采用了这个原理。

然后，Denis Weaire教授为大家简要介绍了Weaire-Phelan结构在“水立方”设计中的应用。“水立方”是世界上最大的膜结构工程，其建筑外围采用的是世界上最先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。基于“泡沫”理论的设计灵感，建筑师为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮，上面布满了酷似水分子结构的几何形状，表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌，使其轮廓和外观变得柔和，从而产生一种独特的视觉效果，也使水的神韵在建筑中得到了完美的体现。“水立方”整体建筑由3000多个气枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆盖面积达到10万平方米，堪称世界之最。安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡”，整个充气过程由电脑智能监控，并根据当时的气压、光照等条件使“气泡”保持最佳状态。可以说，Weaire-Phelan结构为“水立方”的构建奠定了坚实的基础。

最后，Denis Weaire教授针对同学们所提出的问题耐心地作出了解答，本次讲座在同学们热烈的掌声中圆满结束。

Denis LawrenceWeaire英国皇家科学院院士（FRS），爱尔兰物理学家，都柏林圣三一学院荣誉退职教授。毕业于贝尔法斯特皇家学院和剑桥大学，曾任教于哈拂、耶鲁、都柏林大学等众多世界名校。1993年，Denis和他的研究生Robert Phelan用计算机模拟泡沫结构，找到了比开尔文模型更好的结构，被称为Weaire-Phelan结构。这一结构之后被应用于国家游泳中心（水立方）的设计。