儘管彎曲,扭曲或以極端角度彎曲或伸展,但特殊的三維(3D)由國際科學家團隊操縱的結構仍然可以“記住”其原始形狀。
在一項新的研究中,馬薩諸塞州理工學院(MIT)和新加坡技術與設計大學(SUTD)的工程師使用Light打印這些特殊的3D結構,並將它們變成小線圈,轉換為法國埃菲爾鐵塔的一英寸更換。
研究人員發現,在加熱到特定溫度的幾秒鐘內,3D打印的結構彈回了其原始形式。
內存形狀聚合物
可以記住其原始形狀的聚合物可以根據外部刺激(例如光,電力和熱量)拉伸並變形。這些材料可以在低溫,非晶態狀態之間切換到橡膠狀,高溫狀態。
對於某些物體,麻省理工學院和SUTD科學家成功印刷了與人頭髮直徑一樣微小的微米尺度特徵。這些維度是其他專家使用記憶材料所取得的成就的十分之一。
該研究的共同作者兼SUTD助理教授Qi“ Kevin” GE說,印刷3D記憶形材料的過程可以將其視為4D打印,因為這些結構旨在在第四維度 - 時間 - 時間變化。
GE及其同事開創了一種稱為Microstereolighography的方法,可以詳細打印記憶形狀聚合物。此過程使工程師可以使用投影儀的光在一系列樹脂層上打印圖案。
該研究的主要作者,麻省理工學院的工程副教授尼古拉斯·馮(Nicholas Fang)說,這就像他們在“一層”上打印光。
他將過程與牙醫如何生產牙齒填充腔的複製品進行了比較。不同之處在於,研究人員正在使用半導體行業的高質量鏡頭來進行複雜的部分。
實際應用
GE認為,開發比商用3D打印機大10倍的記憶形狀聚合物將在廣泛的應用中推進4D打印。
方同意。他說,可以響應特定溫度變形的記憶形狀結構對於各種應用可能是有用的。
這些包括生物醫學設備的進步,開放感染早期階段的微小藥物膠囊的開發,可部署的航空航天結構以及將太陽能電池板轉移到陽光的軟執行器。
他說,如果科學家可以正確設計記憶形狀的聚合物,他們可能能夠生產一種藥物遞送服務,以發燒的跡象,可以釋放藥物。
“我們最終希望將體溫用作觸發因素,”說方。
新研究的細節是出版在日記中科學報告。