'4D Drukāti' Objekti Maina Formu Pēc To Izgatavošanas

{h1}

Atdarinot veidu, kā orhidejas, kalla lilijas un citi augi saliecas un savērpjas, zinātnieki ir izveidojuši formas mainīgas "4d drukātas" struktūras, kuras, pēc viņu domām, kādu dienu varētu palīdzēt brūču dziedēšanai un tikt izmantotas robotu ķirurģiskos instrumentos.

Atdarinot veidu, kā orhidejas, kalla lilijas un citi augi saliecas un savērpjas, zinātnieki ir izveidojuši formas mainīgas "4D drukātas" struktūras, kuras, pēc viņu domām, kādu dienu varētu palīdzēt brūču dziedēšanai un tikt izmantotas robotu ķirurģiskos instrumentos.

Mūsdienās 3D drukāšana ļauj radīt priekšmetus no ļoti dažādiem materiāliem - plastmasas, keramikas, stikla, metāla un pat svešām sastāvdaļām, piemēram, šokolādes un dzīvām šūnām. Iekārtas darbojas, nogulsnējot materiāla slāņus, tāpat kā parastie printeri izliek tintes - izņemot 3D printerus, lai veidotu 3D objektus, tie var arī izdrukāt plakanus slāņus viens virs otra.

Tagad zinātnieki saka, ka viņi nesen ir izstrādājuši novatoriskas 4D drukāšanas metodes, kurās iesaistīti 3D drukāšanas priekšmeti, kas ir paredzēti, lai mainītu formu pēc to izdrukāšanas. [Skatiet video par to, kā darbojas šīs formas mainīgās, "4D izdrukātās" struktūras]

"Citām aktīvajām pētniecības komandām, kas pēta 4D drukāšanu, nepieciešami vairāki materiāli, kas iespiesti kopā, un viens materiāls paliek nekustīgs, bet cits maina formu un darbojas kā viru," sacīja pētījuma līdz vecākā autore Jennifer Lewis, Hārvarda universitātes materiālu zinātniece.

Pētnieki vēlējās izveidot 4D drukātas struktūras, kas tika izveidotas vienkāršāk, no viena veida materiāliem, nevis vairākiem. Viņi meklēja iedvesmu no dabas, apskatot augus, kuru cīpslas, lapas un ziedi var reaģēt uz tādiem vides faktoriem kā gaisma un pieskārieni. Piemēram, "priedes var atvērties un aizvērties atkarībā no to hidratācijas pakāpes - cik slapji tie ir", Lūiss stāstīja WordsSideKick.com.

Tāpat "cīpslas, kas veidojas, veidojot daļu struktūras, kļūst kokainas un saraujas, izraisot spriegumus, kas liek vijuma struktūrai saliekties un sagriezties", tiešraidē stāstīja pētījuma līdzautore L. Mahadevana, lietišķais matemātiķis un fiziķis Hārvardas universitātē. Zinātne.

Augu struktūras galvenokārt sastāv no šķiedrām no materiāla, kas pazīstams kā celuloze. Lūisa un viņas kolēģi izstrādāja 3D drukātas struktūras, kas izgatavotas no stingrām celulozes šķiedrām, kas iestrādātas mīkstā hidrogēlā - tāda paša veida materiāls, no kura tiek izgatavotas mīkstas kontaktlēcas. Šis hidrogēls uzbriest, kad to iegremdē ūdenī.

Pētnieki var kontrolēt virzienus, kādos šīs šķiedras ir orientētas drukātajās struktūrās. Savukārt šo šķiedru orientācija kontrolē veidu, kā šīs struktūras uzbriest, kad tās tiek iegremdētas ūdenī, līdzīgi kā tas, kā celulozes šķiedras kontrolē augu elastību spiediena dēļ, ko rada šķidrums tajos, sacīja pētnieki. Būtībā zinātnieki var izmantot celulozes šķiedru orientāciju struktūrās, lai ieprogrammētu, kā objekti maina formu.

Zinātnieki secināja, ka viņi varēja likt radītajām konstrukcijām pārvērsties konusu, seglu, sabozumu un spirālveida formās minūtes pēc tam, kad tās bija iemērc ūdenī. Viņiem bija plakanas loksnes, kas saliecās un savērpa sarežģītās 3D struktūrās, kas atgādina orhidejas un kallu lilijas.

Šie attēli parāda 4D drukāta kompozītmateriāla struktūras pārveidi pēc tam, kad tā ir iegremdēta ūdenī.

Šie attēli parāda 4D drukāta kompozītmateriāla struktūras pārveidi pēc tam, kad tā ir iegremdēta ūdenī.

Kredīts: Wyss institūts Hārvardas universitātē

"Mani visvairāk pārsteidza sarežģītās formas izmaiņas, kuras mēs varētu kodēt drukātajās arhitektūrās, ņemot vērā, ka mēs drukājām vienu materiālu viena soļa procesā," sacīja Lūiss.

Pētnieki atzīmēja, ka viņi var padarīt savas 4D drukātās struktūras izturēšanos sarežģītāk, izmantojot hidrogēlus, kas reaģē uz citiem faktoriem - piemēram, gaismu, siltumu un skābumu - un aizstājot celulozes šķiedras ar citiem stingriem stieņiem, piemēram, elektriski vadošiem stieņiem.

Nākotnē augu iedvesmotās 4D drukātās struktūras varētu sēt ar dzīvām šūnām, lai palīdzētu dziedēt brūces, vai arī atrast pielietojumu robotu ķirurģisko instrumentu mīkstos mikro satvērējos, ”sacīja Lūiss. "Vēl viens interesējošs pielietojums ir viedie tekstilizstrādājumi, kas maina formu vai caurlaidību, reaģējot uz mitrumu, temperatūru un tā tālāk. Mēs tagad dažus no šiem lietojumiem veicam manā laboratorijā."

Lūiss, Mahadevāns un viņu kolēģi, materiālu inženieris Sidnijs Gladmans un fiziķe Elisabetta Matsumoto, abi Hārvardas universitātē, un ķīmiķis Ralfs Nuzzo Ilinoisas Universitātes Urbana-Champaign universitātē šodien (25. janvārī) tiešsaistē detalizēti atklāja savus datus žurnālā Nature Materials.

Sekojiet WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook un Google+. Oriģināls raksts par WordsSideKick.com.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Robotu Gliemene Varētu Detonēt Zemūdens Mīnas
Robotu Gliemene Varētu Detonēt Zemūdens Mīnas

Robotu Sistēmas Palīdz Cilvēkiem Ar Invaliditāti
Robotu Sistēmas Palīdz Cilvēkiem Ar Invaliditāti

Zinātne Ziņas


Jūsu Vasara Var Būt Odu Pilna
Jūsu Vasara Var Būt Odu Pilna

Ugunsgrēka Drošības Rokasgrāmata
Ugunsgrēka Drošības Rokasgrāmata

Traģiski Gadījumi: Tehnoloģija Rada Jaunu Nāves Veidu
Traģiski Gadījumi: Tehnoloģija Rada Jaunu Nāves Veidu

Rūķu Krokodili Sadalās 3 Sugās
Rūķu Krokodili Sadalās 3 Sugās

'Raganu' Cietums Atklāts 15. Gadsimta Skotijas Kapelā
'Raganu' Cietums Atklāts 15. Gadsimta Skotijas Kapelā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com