В Гарварде разработали биомиметическую 4D-печать на примере цветов (+ видео)

Ученые разработали новый материал, который способен изменять форму под воздействием сил природы и лабораторных условий. Речь идет о 3D-печати объектов, которые можно назвать почти интуитивными – они реагируют и трансформируются определенным образом, в зависимости от целей применения.

Команда ученых во главе с Дженнифер Льюис также обратилась за вдохновением к природе, в частности, к ботанике и цветам. Исследователи хотели осуществить более утонченный проект, чем другие формальные разработки в сфере 4D-печати, в которых применяются более твердые, сложенные материалы и различные процессы и вещества для получения конечного продукта. Льюис и исследователи из других гарвардских организаций, таких как Институт инженерии на основе биологии имени Вайса и Школа инженерных и прикладных наук имени Джона Э. Полсона, обратили внимание на структуру растений и их клеток.

«Мы решили брать пример с природы и подумали о сложных трансформациях, которые происходят в естественных конструкциях, таких как цветы, – рассказывает Льюис, ведущий автор нового исследования «Биомиметическая 4D-печать». - Эта работа представляет элегантное дополнение к ассортименту программируемых материалов, ставшее возможным благодаря междисциплинарному подходу. Мы продвинулись от интеграции формы и функции к созданию трансформирующихся конструкций».

Как это часто случается, ученые используют природные явления и механизмы для работы над медицинскими технологиями, в частности, 3D-печатью имплантатов, которые уже меняют к лучшему жизни пациентов по всему миру. Имитируя клетки растений, ученые должны были решить проблему ограничения движений в связи с использованием целлюлозных волокон. Исследователи разработали материал, состоящий из дерева и гидрогеля из акриламида, который расширяется в воде.

Благодаря материалу для 3D-печати, которому свойственно анизотропное расширение и твердость, ученым удалось добиться форм, необходимых для различного применения не только в медицине, но и для создания инновационного текстиля, мягкой электроники и тканевой инженерии. Полученный материал можно подавать вертикально, но не горизонтально. Кроме того, ученые разработали отдельную модель, которая позволяет создавать изогнутые объекты в соответствии с необходимыми измерениями.

Материалы можно использовать для чрезвычайно сложных проектов в медицине – они позволяют создавать имплантаты, которые могут принимать разную форму в зависимости от температуры, и даже действовать в качестве электроники.