Lab macht 4D praktischen Druck

Soft-Roboter und biomedizinische Implantate dass recon mich bei Bedarf näher mit einem Verfahren zur Realität ist Gestaltwandlung Materialien zu drucken.

Rafael Verduzco und Doktorand Morgan Barnes von Rice Brown School of Engineering entwickelte eine Methode, Objekte zu drucken, die auf alternative Formen annehmen manipuliert werden können, wenn auf Änderungen der Temperatur, elektrischer Strom oder Spannung ausgesetzt.

Die Forscher denken Sie an dieses als reaktive 4D Druck. Ihre Arbeit erscheint in der American Chemical Society Journal ACS Applied Materials und Schnittstellen.

Sie berichteten, zuerst ihre Fähigkeit Morphing Strukturen in einer Form zu machen im Jahr 2018. Aber mit der gleichen Chemie für die 3D-Druck begrenzte Strukturen zu Formen, die in der gleichen Ebene saßen. Das bedeutete, keine Beulen oder andere komplexe Krümmungen könnten als alternative Form programmiert werden.

diese Beschränkung zu überwinden den Druckprozess aus Formgebung zu entkoppeln ist ein bedeutender Schritt in Richtung nützlichen Materialien, die Verduzco.

„Diese Materialien, einmal hergestellt, ihre Form verändern autonom wird“, sagte Verduzco. „Wir brauchten ein Verfahren zur Steuerung und definiert diese Formänderung. Unsere einfache Idee mehr Reaktionen in Folge zu verwenden, war das Material zu drucken und dann bestimmen, wie sie ihre Form verändern würde. Anstatt zu versuchen, dies alles in einem Schritt zu tun, unser Ansatz gibt mehr Flexibilität, um die Anfangs- und End-Formen bei der Kontrolle und ermöglicht es uns, auch komplexe Strukturen zu drucken.“

Die Herausforderung Labor war ein Flüssigkristallpolymer „Tinte“ zu schaffen, die sich gegenseitig ausschließende Sätze von chemischen Verbindungen zwischen den Molekülen enthält. Man stellt die ursprüngliche Form gedruckt, und der andere kann durch physisches Manipulieren des gedruckten und getrockneten Materials eingestellt werden. Härten der alternativen Form unter ultraviolettem Licht Schlösser in diesen Verbindungen.

Sobald die beiden programmierten Formen festgelegt sind, kann das Material dann morph hin und her, wenn, zum Beispiel, wird es erwärmt oder abgekühlt wird.

Die Forscher hatten eine Polymermischung zu finden, die in einem Katalysator Bad gedruckt werden konnten und immer noch seine ursprüngliche programmierte Form zu halten.

„Es gibt viele Parameter waren wir zu optimieren hatten, von den Lösungsmitteln und Katalysator verwendet wird, auf den Grad der Quellung und Tintenformel, damit die Tinte schnell genug, um sich zu verfestigen zu drucken, während nicht die gewünschte Endform Betätigungshemmungs“, so Barnes .

Eine weitere Einschränkung des Verfahrens ist die Fähigkeit, nicht unterstützte Strukturen zu drucken, wie Spalten. Um dies zu tun würde eine Lösung erfordern, dass Gele gerade genug, um sich selbst zu unterstützen während des Druckens, sagte sie. Gewinnt diese Fähigkeit ermöglicht es Forschern weitaus komplexere Kombinationen von Formen zu drucken.

„Future Arbeit wird weiter optimieren, die Druck Formel und Verwendung Gerüsts unterstützte Drucktechniken Aktoren zu erzeugen, dass der Übergang zwischen zwei verschiedenen komplexen Formen“, so Barnes. „Dies öffnet die Tür weich Robotik zu drucken, wie eine Qualle schwimmen konnte, wie das Herz wie ein Cricket oder Transportflüssigkeiten springen.“

Quelle: Rice University. "Lab makes 4D printing more practical." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200609130010.htm>.