Лазерный мир

Процесс 4D-печати представляет собой расширение 3D-печати, при котором твердые объекты создаются с использованием материалов, которые могут менять форму под воздействием определенных раздражителей, таких как тепло, вода или свет.

В Австралийском институте биоинженерии и нанотехнологий (AIBN) Университета Квинсленда исследователи напечатали 4D-структуры с использованием жидкометаллических полимеров , которые можно заставить выполнять ряд механических задач с помощью инфракрасных лазеров.

Ведущие исследователи Ливэнь Чжан и Жуйруй Цяо рассказали, что уникальные методы подготовки, разработанные их лабораторией, позволяют им создавать прочные и долговечные 4D-проекты, а также сгибать, захватывать, поднимать и отпускать предметы, в пять раз превышающие их вес, или возвращаться к исходному состоянию. заранее запрограммированная форма.

«4D-печать берет за основу традиционную 3D-печать и добавляет новое измерение — измерение времени», — сказал Чжан. «Наш метод позволяет нам производить интеллектуальные жидкие металлы, которым можно придавать индивидуальную форму, изменять их с течением времени без необходимости использования проводов или схем.

Объекты, напечатанные на 4D-принтере, обычно изготавливаются на 3D-принтере с использованием определенных ингредиентов, которые придают готовому продукту новые качества и способности. Предыдущие исследования продемонстрировали полезность наноматериалов для печати полимеров, хотя проблемы с созданием необходимой перколяционной сети привели к снижению гибкости и уровня изменения формы.

В текущей работе сферические наночастицы жидкого металла на основе галлия использовались для приготовления печатных смол, реагирующих на ближний инфракрасный свет. Исследователи привили наночастицам жидкого металла агенты обратимого присоединения-фрагментации цепи, чтобы обеспечить полимеризацию для 3D-печати. Важно отметить, что привитые наночастицы можно непосредственно приготовить из смол, напечатанных на 3D-принтере, что позволяет осуществлять одноэтапную печать.

Полученные объекты можно стимулировать с помощью ближнего ИК-лазера, чтобы направлять материалы на сгибание, захват и освобождение предметов.

отя технология находится на ранней стадии — чтобы вызвать изменение формы требуется 60 секунд, а повторяемость составляет около 25 изменений формы — Цяо сказал, что существует большой потенциал для использования ее в разработке мягкой робототехники или технологий, имитирующих естественные движения. и взаимодействия.

Это может означать ряд применений в секторах авиационной техники и медицинского оборудования, включая коронарные стенты, искусственные мышцы и другие устройства, которые адаптируются и меняют форму внутри тела.

В более широком смысле, Цяо сказал, что возможность настраивать и придавать форму материалам после их печати приведет к более широким производственным прорывам и потребительским инновациям, от климатически реагирующей одежды и строительных материалов до самостоятельной сборки мебели.

«4D-печать — это быстро развивающаяся область, которая на самом деле ограничена только воображением», — сказал Цяо.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications

Источник: https://www.photonics.com/Articles/Nanoparticles_Enable_Laser-Controlled_Soft/p5/a69636