Ученые представили революционную технологию реверсивной 4D-печати

Разработана технология двусторонней 4D-печати, которая не требует применения гидрогеля или участия человека для изменения формы объекта.

Четырехмерной печатью называют способность изготовленных с помощью 3D-принтера  трехмерных объектов обратимо изменять свою форму в ответ на воздействие внешних факторов, таких как тепло или влага. Раньше для возврата к начальному состоянию, необходимо было вручную растянуть или выпрямить объект, что могло потребовать значительных усилий и времени.

В последние годы ученые смогли добиться автоматической смены формы, но этот эффект достигается за счет применения гидрогеля в качестве стимулятора. Проблема в том, что он имеет недостаточную механическую прочность, поэтому сильно ограничивает использование изготовленных объектов. Другие варианты с применением альтернативных материалов делали процесс обратимости очень медленным.

Для решения этих  проблем исследователи из Сингапурского университета технологии и дизайна совместно с коллегами из Наньянского технологического университета использовали всего два материала (жесткий VeroWhitePlus и резиноподобный TangoBlackPlus), которые подходят для струйной трехмерной печати и способны сохранять значительную механическую прочность во время и после приведения в действие.

В ходе испытаний команда пропитывала эластомер этанолом, имитируя процесс набухания гидрогеля, чтобы вызвать нагрузку на переходный материал, который меняет форму в зависимости от температуры. После испарения спирта, нагрев переходного материала снова восстанавливает его первоначальную форму, поскольку эластомер обратно вытягивает его благодаря упругой энергии, накопленной в нем после сушки.

Эластомер играет двойную функцию, вызывая напряжение на стадии программирования и сохраняя упругую энергию в материале при восстановлении. При этом процесс возврата к исходному состоянию оказался более точным по сравнению с другими методами выравнивания.

Хотя данный подход все еще находится в зачаточной стадии, но его дальнейшее развитие может обеспечить широкий спектр применений при распространении 3D-печати в будущем. Это позволит создавать сложные конструкции, которые смогут изменяться под действием окружающей среды. Например, умные шторы, автоматически реагирующие на уровни тепла в течение дня без каких-либо датчиков и электрических устройств.

Ранее мы также сообщали о разработке системы 4D-печати для изготовления пластиковых стержней, которые могут изгибаться, складываться и скручиваться в заданные формы при воздействии тепла.