美媒:智能墨水實現4D列印運動物體

原標題:美媒:智能墨水實現4D列印運動物體 來源:參考消息網

參考消息網1月13日報道 據美國科幻新聞網1月10日報道,當3D列印流行起來時,感覺就像我們正快進至未來。現在,能夠列印人偶的同樣技術卻不如4D列印技術。

報道稱,雖然4D列印以前也是可能的,但這種技術得到了一次重大升級,因為荷蘭埃因霍溫理工大學的研究人員馬克·德爾波索·皮格已經研發出對不同刺激作出反應的新型智能墨水。它們甚至可以與普通的3D印表機一起使用。以前的迭代列印出的物體的運動通常由熱觸發,並且只能在有水的環境中,但這些智能墨水在有水或無水的環境中均會對更多刺激作出反應。

皮格在接受本網站的記者採訪時說:「我們看到4D列印技術以前缺少一種既可以在空氣中、也可以在水中工作,同時呈現預先設定的可逆變形的材料。新研究成果將令4D列印對更廣泛的領域具有吸引力,令其更進一步。」

報道指出,在取得這一突破前,通過3D列印材料實現4D列印是有可能的,這些材料可以對形狀記憶聚合物以及水凝膠等外界刺激作出反應。問題在於,由於形狀記憶聚合物不能從它們最終呈現的形態恢複原狀,而水凝膠只有在水中才能從改變后的形狀恢複原狀。皮格和他的研究團隊研發的墨水都是由單體液晶製成的,可以到達一種中間階段,在這個階段,它們呈晶體狀態,但仍然能夠像液體那樣流動。

報道還指出,正是這種液晶態階段令研究人員能夠以他們想要的方式重組每種墨水的分子,然後將單體結合為聚合物。這些分子的組織方式決定了何種刺激會導致由特定墨水構成的物體運動。在一種刺激下,這種聚合物會發生各向異性的變形——意味著在不同方向上的形狀變化。這解釋了幾乎不真實的運動,比如彎曲、扭曲、膨脹和收縮。

皮格說:「為了得到在其他刺激下的運動,我們需要結合會隨著光改變結構的單體,以獲得光響應,或吸引水分的單體,以獲得濕度響應。」

報道稱,有兩種技術可以列印微觀結構和可見結構。在微米尺度上列印東西需要「激光雙光子聚合直寫技術」(DLW-TPP)。墨水直寫(DIW)技術用於在厘米尺度上列印的較大物體。

報道還稱,這些墨水會變成什麼比其他什麼都重要。使用不同的分子組合會讓材料對特定的刺激產生反應,並決定其對那種刺激的反應。這些材料在液晶態時用途廣泛,它們的潛力巨大。或許最令皮格興奮的一種潛在用途是軟體機器人,因為其中一些類型的物質已經表明它們能夠在沒有人類干預的情況下自動完成任務。

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