Lab sprawia 4D drukowania bardziej praktyczne

Rafael Verduzco i student Morgan Barnes ryżu Brown Szkole Inżynierii opracowali metodę drukowania obiektów, które mogą być manipulowane do podjęcia alternatywnych form pod wpływem zmian temperatury, prądu elektrycznego lub stresu.

Naukowcy myśleć o tym jako reaktywnego druku 4D. pojawia się ich praca w American Chemical Society Journal ACS Applied Materials i interfejsów.

Po raz pierwszy odnotowano ich zdolność do podejmowania struktur morfingu w formie w 2018 roku, ale stosując tę ​​samą chemię na 3D drukowania ograniczonych struktur kształtach że siedział w tej samej płaszczyźnie. Że nie rozumie guzki lub inne skomplikowane krzywizny może być zaprogramowany jako alternatywnej formie.

Przezwyciężenie tego ograniczenia oddzielić proces drukowania z kształtowaniem jest istotny krok w kierunku bardziej użytecznych materiałów Verduzco mówi.

„Materiały te, raz wykonane, zmieni kształt autonomicznie” Verduzco powiedział. „Potrzebowaliśmy metodą kontroli i zdefiniować tę zmianę kształtu. Prosty pomysł było używać wielu reakcjom kolejno wydrukować materiał a następnie dyktować, jak to zmienić kształt. Zamiast próbować robić to wszystko w jednym etapie, nasze podejście daje większa elastyczność w kontrolowaniu początkowe i końcowe kształty, a także pozwala na drukowanie złożonych struktur.”

Wyzwaniem laboratorium było utworzenie polimeru ciekłokrystalicznego „atramentu”, który łączy wzajemnie wyłącznych zestawy połączeń chemicznych między cząsteczkami. Jeden tworzy pierwotny kształt drukowane, a drugi może być ustawiona przez fizyczne manipulowanie drukowanego i suchego materiału. Utwardzanie alternatywną postać mocy światła ultrafioletowego zamków w tych ogniw.

Gdy obie postacie są zaprogramowane, materiał można następnie morf do tyłu i do przodu, gdy, na przykład, jest ogrzewane lub chłodzone.

Naukowcy musieli znaleźć mieszankę polimerową, która może być wydrukowany w kąpieli katalizatora i nadal utrzymuje swój pierwotny kształt zaprogramowany.

„Było wiele parametrów mieliśmy do optymalizacji z rozpuszczalników i stosowanego katalizatora i stopnia pęcznienia i wzoru z tuszem, aby umożliwić tusz do zestalenia się na tyle szybko, aby drukować jednocześnie nie hamujący żądany końcowy kształt uruchamiające” Barnes mówi ,

One pozostały ograniczenie tego procesu jest możliwość drukowania struktur nieobsługiwane, jak kolumny. W tym celu wymagać będzie rozwiązanie, które żele wystarczy wspierać się podczas drukowania, powiedziała. Zyskuje taką zdolność pozwoli naukowcom drukować wiele bardziej złożone kombinacje kształtów.

„Prace będą dalej optymalizować wzoru drukowania i rusztowania wspomagane drukowania technik tworzenia napędów, że przejście pomiędzy dwoma różnymi złożonych kształtów użyj” Barnes mówi. „To otwiera drzwi do drukowania miękkie robotyki, które mogłyby pływać jak meduzy, skakać jak krykieta lub transportu cieczy, takich jak serce.”

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