Материал возвращается к исходной форме даже после воздействия давления и деформации – достаточно только нагреть его до нужной температуры, и через несколько секунд он возвращается в первоначальное положение.
Эта инновация может помочь приспособить 3D-печать для множества проектов, среди которых – системы направленной доставки лекарств и солнечные батареи. Технологию можно назвать 4D-печатью, поскольку в этом случае форма материала меняется в зависимости от внешних стимулов. Инженеры объясняют, что запрограммировать характеристики материала при изменении температуры можно максимально точно, что позволяет использовать разработку, например, для поворота солнечных панелей в сторону солнца или для изготовления капсул, которые подают лекарства при повышении температуры тела. Кроме того, метод, теоретически, может применяться как на микронном уровне, так и в гораздо большем масштабе.
Разумеется, это не первый проект, в котором используются возможности активных мягких материалов, изменяющихся под воздействием таких стимулов, как тепло, свет и электричество. Тем не менее, «память» материала – это особенно полезное свойство, которое позволяет менять форму по необходимости. Однако, по словам исследователей, традиционная 3D-печать оказалась не самым лучшим способом производства для таких материалов, поскольку максимальной скорости реакции можно добиться в как можно меньших масштабах. Ученые сравнивают это с тем, как цветок выпускает пыльцу – действие занимает доли секунды, поскольку запускается на микронном уровне.
Таким образом, исследователям потребовалась новая технология 3D-печати и они разработали микростереолитографию, которая представляет собой уменьшенную версию 3D-печати по методу DLP. 3D-печать осуществляется послойно, причем каждый слой закрепляется с помощью света – речь идет о размерах, сопоставимых с диаметром человеческого волоса. Основные преимущества нового метода 3D-печати микростереолитографии – более высокая скорость печати и улучшенная структурная целостность.
Следующим шагом стало создание идеального полимера – в конечном итоге, материал был изготовлен из смеси более мягкого и более твердого вещества. Изготовленные из такого материала предметы легко выдерживают растяжение и сгибание, не ломаясь. Помимо этого, при температуре от 40 до 180 градусов объект возвращается в исходную форму. Удивительный эффект был уже продемонстрирован на напечатанных на 3D-принтере пружинах, цветах и даже миниатюрной Эйфелевой башне. Все эти предметы можно растянуть в три раза, при этом они не ломаются и принимают первоначальную форму в течение нескольких секунд. Ученые говорят, что в еще меньших масштабах реакцию, вероятно, можно будет ускорить до миллисекунд.
Пожалуй, наиболее функциональный пример использования новой технологии, представленный учеными – это мягкий держатель. Устройство печатается на 3D-принтере плотно зажатым, а затем разжимается вручную – однако в теплой среде оно снова сжимается, удерживая помещенный в него предмет. С помощью держателя исследователи смогли поднять небольшой винт, а также икру и мягкий тофу – они утверждают, что уникальные свойства мягких материалов могут оказаться полезными во множестве проектов.
В будущем команда рассчитывает обнаружить другие сочетания полимеров, реакция которых происходит при более низкой температуре, близкой к температуре человеческого тела. Предстоит проделать значительную работу, однако уже понятно, что 3D-печать пластика может стать гораздо более перспективной сферой.
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение