Горячие Новости

Напечатанные трёхмерные конструкции смогут менять форму без нагрева и погружения в воду

Одним из самых завораживающих достижений в области трёхмерной печати можно считать конструкции, которые после снятия с подложки самостоятельно принимают заданную форму. До сих пор добиться этого удавалось только благодаря погружению готовых изделий в воду или при их нагревании.

Команда исследователей из MIT решила пойти дальше и грозится совершить новый прорыв, на стыке трёхмерной печати и гибкой электроники. Сделать это планируется благодаря особому полимеру, который выступит в роли «чернил» для 3D-принтера. Готовые изделия, частично состоящие из этого полимера, будут самостоятельно принимать нужную трёхмерную форму без участия воды и тепла.

«Если вы хотите получить печатную электронику, то вам придётся использовать некоторые органические материалы, — рассказывает ведущий автор исследования Субраманиан Сундарам (Subramanian Sundaram). – Эти материалы очень чувствительны к влаге и температуре. Поэтому, если вам нужно, чтобы электроника или её детали приобрели определённую форму, вы не захотите её мочить или нагревать, поскольку она может просто разрушиться».

Изюминкой материала для печати стала его способность расширяться после застывания, что крайне необычно. Большинство «чернил» наоборот немного усыхают, и это накладывает ряд технических ограничений на работу с ними.

Для демонстрации новых возможностей исследователи создали самоскладывающееся устройство, которое содержит электрические провода и полимерный «пиксель». Последний при подаче напряжения превращается из прозрачного в непрозрачный.

Особый полимер наносится на определённые места верхнего и нижнего слоёв конструкции в процессе печати. По сути, из него изготавливают суставы, в которых потом будет происходить изгиб. Нижний слой немного прилипает к платформе и этого достаточно, чтобы изделие не начало сворачиваться ещё в принтере. Однако, как только его снимают с платформы, расширяющийся материал заставляет устройство принимать заданную форму.

Как и многие технологические прорывы открытие нового материала было случайным. Обычно в качестве «чернил» для трёхмерной печати используют разнообразные комбинации полимеров. Изначально исследователи искали состав, который даст изделиям наибольшую гибкость. Но в итоге комбинация нескольких длинных молекулярных цепей с гораздо более короткими отрезками из изооктилакрилата, дала материал, который расширяется при застывании.

В процессе отверждения нижнего слоя длинные цепи соединяются друг с другом, образуя жёсткие запутанные заросли, из которых в местах добавления особого полимера вверх торчат небольшие отрезки изооктилакрилата. При нанесении второго слоя материал заполняет пространство между последними и прочно связываются с длинными цепями. При этом в структуре возникает так называемое остаточное напряжение, которое сопротивляется сцеплению (адгезии) с печатной платформой. Когда изделие снимают, высвобождается энергия, которая и заставляет структуру изгибаться.

Нечто подобное происходит со стручками растений семейства бальзаминовых. При малейшем прикосновении они с силой вскрываются и разбрасывают семена, скручиваясь при этом в спираль.

Чтобы убедиться в том, что угол складывания суставов можно точно контролировать, исследователи создали несколько версий базового дизайна. Также они провели тест, в ходе которого с помощью груза принудительно выпрямили сгибающиеся части устройства. После удаления дополнительного веса конструкция вновь начинала сгибаться в заданных местах на нужный угол.

Разработчики полагают, что в ближайшей перспективе конструкции, созданные с использованием новой технологии, смогут применяться при изготовлении датчиков, дисплеев, антенн и других устройств, работа которых зависит от формы. Они также считают, что в будущем их достижение пригодится и при создании частично или полностью печатных роботов.

[embedded content]

Opt In Image
Подписка на Новости Севастополя

Общественное Движение «5 ОБОРОНА СЕВАСТОПОЛЯ»

comments powered by HyperComments

Новости Севастополя по материалам журналистских расследований

Похожие записи