Вчені розробили революційну технологію реверсивної 4D-друку

Розроблено технологію двосторонньої 4D-друку, яка не вимагає застосування гідрогелю або участі людини для зміни форми об'єкта.

Чотиривимірної печаткою називають здатністьвиготовлених за допомогою 3D принтера тривимірних об'єктів можна зупинити змінювати свою форму у відповідь на вплив зовнішніх чинників, таких як тепло або волога. Раніше для повернення до початкового стану, необхідно було вручну розтягнути або випрямити об'єкт, що могло зажадати значних зусиль і часу.

В останні роки вчені змогли досягтиавтоматичної зміни форми, але цей ефектдосягається за рахунок застосування гідрогелю в якості стимулятора. Проблема в тому, що він має недостатню механічну міцність, тому сильно обмежує використання виготовлених об'єктів. Інші варіанти з застосуванням альтернативних матеріалів робили процес оборотності дуже повільним.

Для вирішення цих питань; проблем дослідники зСінгапурського університету технології та дизайну спільно з колегами з Наньянського технологічного університету використовували лише два матеріали (жорсткий VeroWhitePlus та гумоподібний TangoBlackPlus), які підходять для струминного тривимірного друку та здатні зберігати значну механічну міцність під час та після приведення їх у дію.

В ході випробувань команда просочувала еластомеретанолом, імітуючи процес набухання гідрогелю, щоб викликати навантаження на перехідний матеріал, який змінює форму в залежності від температури. Після випаровування спирту, нагрів перехідного матеріалу знову відновлює його первісну форму, оскільки гума назад витягує його завдяки енергії пружною деформації, накопиченої в ньому після сушіння.

Еластомер виконує подвійну функцію, викликаючинапруга на стадії програмування та зберігаючи енергію у матеріалі при відновленні. При цьому процес повернення до вихідного стану виявився точнішим у порівнянні з іншими методами вирівнювання.

Хоча цей підхід все ще знаходиться в зародковійстадії, але його подальший розвиток може забезпечити широкий спектр застосувань при поширенні 3D-друку в майбутньому. Він дозволить створювати складні конструкції, які зможуть перетворюватися під дією навколишнього середовища. Наприклад, розумні штори, що автоматично реагують на рівні тепла протягом дня без будь-яких датчиків та електроніки.

Раніше ми також повідомляли про розробку системи 4D-друку для виготовлення пластикових стрижнів, які можуть згинатися, складатися і скручуватися в задані форми при впливі тепла.

текст: Ілля Бауер, фото і відео: YouTube / SUTD