美媒:智能墨水实现4D打印运动物体

2022-01-13 18:34
参考消息网
关键词:皮格单体液晶

参考消息网1月13日报道 据美国科幻新闻网1月10日报道,当3D打印流行起来时,感觉就像我们正快进至未来。现在,能够打印人偶的同样技术却不如4D打印技术。

报道称,虽然4D打印以前也是可能的,但这种技术得到了一次重大升级,因为荷兰埃因霍温理工大学的研究人员马克·德尔波索·皮格已经研发出对不同刺激作出反应的新型智能墨水。它们甚至可以与普通的3D打印机一起使用。以前的迭代打印出的物体的运动通常由热触发,并且只能在有水的环境中,但这些智能墨水在有水或无水的环境中均会对更多刺激作出反应。

皮格在接受本网站的记者采访时说:“我们看到4D打印技术以前缺少一种既可以在空气中、也可以在水中工作,同时呈现预先设定的可逆变形的材料。新研究成果将令4D打印对更广泛的领域具有吸引力,令其更进一步。”

报道指出,在取得这一突破前,通过3D打印材料实现4D打印是有可能的,这些材料可以对形状记忆聚合物以及水凝胶等外界刺激作出反应。问题在于,由于形状记忆聚合物不能从它们最终呈现的形态恢复原状,而水凝胶只有在水中才能从改变后的形状恢复原状。皮格和他的研究团队研发的墨水都是由单体液晶制成的,可以到达一种中间阶段,在这个阶段,它们呈晶体状态,但仍然能够像液体那样流动。

报道还指出,正是这种液晶态阶段令研究人员能够以他们想要的方式重组每种墨水的分子,然后将单体结合为聚合物。这些分子的组织方式决定了何种刺激会导致由特定墨水构成的物体运动。在一种刺激下,这种聚合物会发生各向异性的变形——意味着在不同方向上的形状变化。这解释了几乎不真实的运动,比如弯曲、扭曲、膨胀和收缩。

皮格说:“为了得到在其他刺激下的运动,我们需要结合会随着光改变结构的单体,以获得光响应,或吸引水分的单体,以获得湿度响应。”

报道称,有两种技术可以打印微观结构和可见结构。在微米尺度上打印东西需要“激光双光子聚合直写技术”(DLW-TPP)。墨水直写(DIW)技术用于在厘米尺度上打印的较大物体。

报道还称,这些墨水会变成什么比其他什么都重要。使用不同的分子组合会让材料对特定的刺激产生反应,并决定其对那种刺激的反应。这些材料在液晶态时用途广泛,它们的潜力巨大。或许最令皮格兴奋的一种潜在用途是软体机器人,因为其中一些类型的物质已经表明它们能够在没有人类干预的情况下自动完成任务。

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