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上一期，我们谈到了创客教育的几种常用黏合剂，它们可以很好地将不同的材料连接在一起。除了黏合剂，紧固件也可以将不同材料连接起来。机械设计中的紧固件是指将2个或多个机械元件紧固连接为一体的机械零件，它们的结构、尺寸、画法、标记完全标准化，包括螺钉、螺母、铆钉、销、焊钉、垫圈7个基本类别。除了这7大类之外，创客教育中的紧固件还包括扣子、拉链、扎带、夹子、魔术贴等生活中常用的材料，它们同样具备将2个或多个结构连接起来的功能。
同样用于材料的连接，紧固件和黏合剂的差别还是非常明显的。从原理上看，黏合剂是通过分子层面的物理和化学作用，改变分子间的作用力将材料黏合起来；紧固件是利用宏观的物理作用，通过摩擦力将材料固定起来。从用途上看，黏合剂通常只能用于刚性连接，连接的2个材料不能发生相对运动；紧固件不仅可以用于刚性连接，还可以用于铰接，相连接的物体不能分离但能相对活动。从作用上看，大多数黏合材料只能1次使用，除非使用特殊的溶剂或工具，拆卸时容易对材料造成损伤；而大多数紧固件能够多次拆卸而不损伤材料。
为了更好地描述创客教育中常用的紧固件，我们粗略将它分为销钉材料、捆扎材料、压夹材料、搭扣材料4个类型，并用创客案例分析它们的特点。
销钉材料
机械设计中的销钉是指用木制、金属或其他材质制成的一类零件，销钉呈圆柱形，也有一头呈锥形的，它可以通过物体之间的圆孔或凹槽将2个物体紧固起来。在这里，我们将需要在物体表面开孔或制作凹槽进行紧固的材料都归为销钉材料，它包括铆钉、螺丝、销钉、法兰等标准紧固件，也包括订书钉、大头钉、鸡眼钉、两脚钉、铰链等常用创客制作材料。
使用销钉材料进行固定时，我们需要考虑要连接的材料是否适合钻孔或开槽；如果适合，需要开多大的孔或槽。选用钉子、螺丝、销钉等标准件时，需要认真挑选材料的规格。以螺丝为例，材料上开孔的大小与螺丝外螺纹的直径相关，你可以查阅螺丝规格表确定开孔大小。
使用销钉材料不仅可以将物体进行刚性连接，有的销钉材料还可以提供旋转的自由度，铰链是一个典型的例子。铰链又叫合页，它连接的两个物体可以铰链的轴为中心进行转动，门窗的运动机构就是典型的铰链。
销钉材料在工业中使用十分广泛，但在创客教育中却受到一定限制。销钉材料有一定危险性，对安全操作要求较高。例如，钉子、自攻螺丝、图钉等材料具有尖锐的头部，容易扎伤人，销钉材料常常与锤子、螺丝刀、锥子、电钻等配合使用，这些工具的不规范操作可能会造成严重后果。所以，在创客教育中销钉材料的选择不仅要考虑操作需要，更要考虑操作安全性。
科技学堂的创客案例“剪式升降机”便是一个运用销钉材料的例子。“剪式升降机”使用的主要结构材料是带孔冰棒棍，并用两脚钉进行连接。与普通的冰棒棍相比，带孔冰棒棍上自带的5个孔很适合用销钉材料进行紧固。两脚钉在生活中不太常用，可能很多人对它不是很熟悉，它由1个钉头和2个钉脚组成。跟其他销钉材料相比，它的操作更加安全，只需将钉脚按进孔中，再将2个钉脚撑开就可以将2根带孔冰棒棍紧固起来。两脚钉还可以提供旋转的自由度，2根冰棒棍可以旋转而不分开，我们用它制作“剪式升降机”的转轴。
捆扎材料
捆扎是另一种连接不同物体的方法，我们将捆绑和缝合都归纳为这个方法。捆扎的材料多是条形的绳状材料，如绳子、纱线、橡皮筋、扎带、打包带、胶带等。
捆扎简单实用，但通过技法上的变化，捆扎也能产生千变万化的艺术效果，最典型的例子就是扎染了。扎染是一种中国传统的手工染色技术，它包括扎线和染色2个部分，用绳、纱、线等工具，将织物捆扎成不同的形状进行印染，解开绳子之后，染色的部分就形成丰富的精美图案。扎染的技法可以分为捆扎、缝绞和夹扎3大类，而细分出来的技法竟高达100多种，不同的技法组合可以创造出千变万化、魅力无穷的效果，可以说是捆扎方法的极致发挥了。近年来，有一些学校尝试将扎染艺术与数字化工具相结合，设计出了独具一格的创客课程。
橡皮筋也是一种创客教育常用的材料，常出现在与弹力相关的制作中。与其他捆扎材料相比，橡皮筋本身有弹性，捆扎更加牢固，而且被捆扎的物体还可以进行一定角度的扭转，松手之后便会在弹力的作用下复原到原来位置。我们可以利用这种性质，设计可回弹的装置，科技学堂作品“筷子皮筋枪”就是这样的一个例子。皮筋枪的扳机和枪身之问的固定部分就是用橡皮筋捆扎的，没有扣动扳机的时候，扳机自然前伸；扣动扳机时，皮筋扭转形变，作为子弹的橡皮筋弹出，松手时便会恢复原状。
压夹材料
根据摩擦力原理，物体的正压力与最大静摩擦力呈正比，增加正压力可以让物体保持静止状态，压夹材料正是运用这个原理进行紧固的。常见的压夹材料包括木夹、鱼尾夹、回形针等，常与销钉材料配合的螺母、垫圈等材料也属于压夹材料。
压夹材料的作用相似，但原理却各不相同。木夹、鱼尾夹、别针等材料的正压力来源于支点处的弹性形变，通过杠杆作用于被紧固物体上。同样的弹性形变下，力臂越大，施加于物体上的压力就越小，所以，木夹、鱼尾夹、别针等材料只能用于材料边缘的紧固。而螺母、垫圈等零件一般配合销钉材料使用，它提供的正压力来源于内外螺纹之间的压力和摩擦力。
通常，我们把磁铁视为磁性材料而非紧固材料，但在创客教育中我们却可以利用磁铁异极相吸的特点，为被紧固材料提供正压力。这种方式对紧固的位置要求不高，可以弥补夹子和螺母的局限性。同时，磁铁还可以提供移动的自由度，我们可以用磁铁设计出可在平面上平移的作品。但磁铁提供的压力大小与磁铁间的距离成反比，所以磁铁材料作用的距离比较有限，并且只适用于非铁质板材之间的固定。
科技学堂的“磁铁小剧场”就是一个利用磁铁进行紧固的作品。它是一个将动手做和绘本故事结合起来的教育工具，它的场景由纸板和卡通角色搭建而成，学生们可以在这个场景上演绎绘本故事，培养叙述能力。“磁铁小剧场”的主角兔子先生的四肢粘贴了磁铁，学生可以在背后用磁铁控制它的动作，创作自己的故事。
搭扣材料
如果创客教育作品中的2个部件需要频繁地组合和拆分，那么搭扣材料可能是一个比较合适的选择。这一类材料在生活中非常常见，例如纽扣、拉链、魔术贴等，它们为创客教育提供了更多可能，看看这个案例怎样用魔术贴改变创客教学。
魔术贴又叫尼龙搭扣，它由2条织物组成，一条织物上覆盖着环状结构，另一条织物上覆盖着钩状结构，当环状结构与钩状结构相结合，就能形成暂时紧固状态。有的魔术贴背后覆盖了胶带，可以很方便地粘在平整的平面上。
“紙箱迷宫”是一个常见的创客教学案例，它设计简单，制作难度适中，自由发挥的空间大，很受学校和教育机构的欢迎。与很多创客教育的作品一样，纸箱迷宫的制作过程不需要太多的团队协作，玩法也比较单一。但我们只需要在普通的纸箱迷宫上面多开一个出口，再加一个魔术贴，就可以将普通的纸箱迷宫变成双人纸箱迷宫甚至多人纸箱迷宫，设计出一个团队合作的游戏。
同样是结构的连接，销钉材料、捆扎材料、压夹材料、搭扣材料各有不同的属性和适用范围。不同的材料不仅为创客制作提供了更多选择，更为教育赋予了更多灵感，灵活运用它们，让创客教育更多彩。
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在科技学堂公众号（Sciclass）中回复关键词“紧固件”，认识更多紧固件创客案例。
同样用于材料的连接，紧固件和黏合剂的差别还是非常明显的。从原理上看，黏合剂是通过分子层面的物理和化学作用，改变分子间的作用力将材料黏合起来；紧固件是利用宏观的物理作用，通过摩擦力将材料固定起来。从用途上看，黏合剂通常只能用于刚性连接，连接的2个材料不能发生相对运动；紧固件不仅可以用于刚性连接，还可以用于铰接，相连接的物体不能分离但能相对活动。从作用上看，大多数黏合材料只能1次使用，除非使用特殊的溶剂或工具，拆卸时容易对材料造成损伤；而大多数紧固件能够多次拆卸而不损伤材料。
为了更好地描述创客教育中常用的紧固件，我们粗略将它分为销钉材料、捆扎材料、压夹材料、搭扣材料4个类型，并用创客案例分析它们的特点。
销钉材料
机械设计中的销钉是指用木制、金属或其他材质制成的一类零件，销钉呈圆柱形，也有一头呈锥形的，它可以通过物体之间的圆孔或凹槽将2个物体紧固起来。在这里，我们将需要在物体表面开孔或制作凹槽进行紧固的材料都归为销钉材料，它包括铆钉、螺丝、销钉、法兰等标准紧固件，也包括订书钉、大头钉、鸡眼钉、两脚钉、铰链等常用创客制作材料。
使用销钉材料进行固定时，我们需要考虑要连接的材料是否适合钻孔或开槽；如果适合，需要开多大的孔或槽。选用钉子、螺丝、销钉等标准件时，需要认真挑选材料的规格。以螺丝为例，材料上开孔的大小与螺丝外螺纹的直径相关，你可以查阅螺丝规格表确定开孔大小。
使用销钉材料不仅可以将物体进行刚性连接，有的销钉材料还可以提供旋转的自由度，铰链是一个典型的例子。铰链又叫合页，它连接的两个物体可以铰链的轴为中心进行转动，门窗的运动机构就是典型的铰链。
销钉材料在工业中使用十分广泛，但在创客教育中却受到一定限制。销钉材料有一定危险性，对安全操作要求较高。例如，钉子、自攻螺丝、图钉等材料具有尖锐的头部，容易扎伤人，销钉材料常常与锤子、螺丝刀、锥子、电钻等配合使用，这些工具的不规范操作可能会造成严重后果。所以，在创客教育中销钉材料的选择不仅要考虑操作需要，更要考虑操作安全性。
科技学堂的创客案例“剪式升降机”便是一个运用销钉材料的例子。“剪式升降机”使用的主要结构材料是带孔冰棒棍，并用两脚钉进行连接。与普通的冰棒棍相比，带孔冰棒棍上自带的5个孔很适合用销钉材料进行紧固。两脚钉在生活中不太常用，可能很多人对它不是很熟悉，它由1个钉头和2个钉脚组成。跟其他销钉材料相比，它的操作更加安全，只需将钉脚按进孔中，再将2个钉脚撑开就可以将2根带孔冰棒棍紧固起来。两脚钉还可以提供旋转的自由度，2根冰棒棍可以旋转而不分开，我们用它制作“剪式升降机”的转轴。
捆扎材料
捆扎是另一种连接不同物体的方法，我们将捆绑和缝合都归纳为这个方法。捆扎的材料多是条形的绳状材料，如绳子、纱线、橡皮筋、扎带、打包带、胶带等。
捆扎简单实用，但通过技法上的变化，捆扎也能产生千变万化的艺术效果，最典型的例子就是扎染了。扎染是一种中国传统的手工染色技术，它包括扎线和染色2个部分，用绳、纱、线等工具，将织物捆扎成不同的形状进行印染，解开绳子之后，染色的部分就形成丰富的精美图案。扎染的技法可以分为捆扎、缝绞和夹扎3大类，而细分出来的技法竟高达100多种，不同的技法组合可以创造出千变万化、魅力无穷的效果，可以说是捆扎方法的极致发挥了。近年来，有一些学校尝试将扎染艺术与数字化工具相结合，设计出了独具一格的创客课程。
橡皮筋也是一种创客教育常用的材料，常出现在与弹力相关的制作中。与其他捆扎材料相比，橡皮筋本身有弹性，捆扎更加牢固，而且被捆扎的物体还可以进行一定角度的扭转，松手之后便会在弹力的作用下复原到原来位置。我们可以利用这种性质，设计可回弹的装置，科技学堂作品“筷子皮筋枪”就是这样的一个例子。皮筋枪的扳机和枪身之问的固定部分就是用橡皮筋捆扎的，没有扣动扳机的时候，扳机自然前伸；扣动扳机时，皮筋扭转形变，作为子弹的橡皮筋弹出，松手时便会恢复原状。
压夹材料
根据摩擦力原理，物体的正压力与最大静摩擦力呈正比，增加正压力可以让物体保持静止状态，压夹材料正是运用这个原理进行紧固的。常见的压夹材料包括木夹、鱼尾夹、回形针等，常与销钉材料配合的螺母、垫圈等材料也属于压夹材料。
压夹材料的作用相似，但原理却各不相同。木夹、鱼尾夹、别针等材料的正压力来源于支点处的弹性形变，通过杠杆作用于被紧固物体上。同样的弹性形变下，力臂越大，施加于物体上的压力就越小，所以，木夹、鱼尾夹、别针等材料只能用于材料边缘的紧固。而螺母、垫圈等零件一般配合销钉材料使用，它提供的正压力来源于内外螺纹之间的压力和摩擦力。
通常，我们把磁铁视为磁性材料而非紧固材料，但在创客教育中我们却可以利用磁铁异极相吸的特点，为被紧固材料提供正压力。这种方式对紧固的位置要求不高，可以弥补夹子和螺母的局限性。同时，磁铁还可以提供移动的自由度，我们可以用磁铁设计出可在平面上平移的作品。但磁铁提供的压力大小与磁铁间的距离成反比，所以磁铁材料作用的距离比较有限，并且只适用于非铁质板材之间的固定。
科技学堂的“磁铁小剧场”就是一个利用磁铁进行紧固的作品。它是一个将动手做和绘本故事结合起来的教育工具，它的场景由纸板和卡通角色搭建而成，学生们可以在这个场景上演绎绘本故事，培养叙述能力。“磁铁小剧场”的主角兔子先生的四肢粘贴了磁铁，学生可以在背后用磁铁控制它的动作，创作自己的故事。
搭扣材料
如果创客教育作品中的2个部件需要频繁地组合和拆分，那么搭扣材料可能是一个比较合适的选择。这一类材料在生活中非常常见，例如纽扣、拉链、魔术贴等，它们为创客教育提供了更多可能，看看这个案例怎样用魔术贴改变创客教学。
魔术贴又叫尼龙搭扣，它由2条织物组成，一条织物上覆盖着环状结构，另一条织物上覆盖着钩状结构，当环状结构与钩状结构相结合，就能形成暂时紧固状态。有的魔术贴背后覆盖了胶带，可以很方便地粘在平整的平面上。
“紙箱迷宫”是一个常见的创客教学案例，它设计简单，制作难度适中，自由发挥的空间大，很受学校和教育机构的欢迎。与很多创客教育的作品一样，纸箱迷宫的制作过程不需要太多的团队协作，玩法也比较单一。但我们只需要在普通的纸箱迷宫上面多开一个出口，再加一个魔术贴，就可以将普通的纸箱迷宫变成双人纸箱迷宫甚至多人纸箱迷宫，设计出一个团队合作的游戏。
同样是结构的连接，销钉材料、捆扎材料、压夹材料、搭扣材料各有不同的属性和适用范围。不同的材料不仅为创客制作提供了更多选择，更为教育赋予了更多灵感，灵活运用它们，让创客教育更多彩。
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