MIT又出黑科技：無(wú)需外界條件刺激就能自動(dòng)變形的3D打印結(jié)構(gòu)

可變形3D打印結(jié)構(gòu)是3D打印研究方面的一個(gè)有趣分支。這類結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以通過(guò)預(yù)編程從一種形態(tài)變成另一種形態(tài)，但通常來(lái)說(shuō)必須有熱、電、水等外界條件的刺激。但近日南極熊獲悉，著名美國(guó)高等學(xué)府麻省理工學(xué)院（MIT）打破了這一局面 — 他們的計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）開(kāi)發(fā)出了一種新的自折疊3D打印結(jié)構(gòu)，而它居然無(wú)需任何外界刺激就能自動(dòng)變形，只要從打印床上取下就會(huì)瞬間自折疊變成另一個(gè)樣子，就像上面這樣。

很有趣對(duì)吧？那么問(wèn)題來(lái)了，原理是什么呢？據(jù)南極熊了解，這主要是因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)的上面幾層和下面幾層都采用了一種新材料。該材料在被打印完成并固化后會(huì)伸展，而不像其它材料那樣收縮。所以，一旦將整個(gè)結(jié)構(gòu)從打印臺(tái)上取下，其頂層和底層便會(huì)立即伸展，帶動(dòng)整個(gè)結(jié)構(gòu)變形。而變形之所以在打印過(guò)程中不會(huì)發(fā)生主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的下表面與平臺(tái)的粘合力足夠強(qiáng)。

據(jù)MIT團(tuán)隊(duì)介紹，新材料的這種有趣特性主要與構(gòu)成材料的分子鏈有關(guān)。這些分子鏈都是由丙烯酸異辛酯單體構(gòu)成的，但卻有長(zhǎng)有短。當(dāng)將這種材料的打印層被紫外光固化后，其中的長(zhǎng)鏈便會(huì)銜接起來(lái)，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。而當(dāng)?shù)?個(gè)打印層完成后，其中的短鏈則會(huì)滲入已經(jīng)被固化的第1層中。在那里，短鏈和長(zhǎng)鏈會(huì)形成一種張力，而這正是結(jié)構(gòu)被取下后會(huì)立即變形的根本原因。

值得一提的是，研究人員目前還成功做到了控制這種結(jié)構(gòu)的折疊角度。在實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)O(shè)定了一個(gè)角度，然后強(qiáng)行把結(jié)構(gòu)的4條腿掰開(kāi)到更大的角度。但當(dāng)外力消失后，角度便迅速恢復(fù)到了原先的程度。

對(duì)于這種新材料的應(yīng)用，研究人員認(rèn)為是制造具有復(fù)雜3D構(gòu)型的傳感器、顯示屏和天線。而更遙遠(yuǎn)的未來(lái)，它或許還能被用于3D打印機(jī)器人。另外，對(duì)該材料機(jī)理的進(jìn)一步研究還有助于其它應(yīng)用。比如，目前用許多高分子材料3D打印的物體在固化之后會(huì)有 1%-3%的收縮，而新材料完全相反的伸展特性或許正好可以解決這個(gè)問(wèn)題。

目前，MIT團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將這項(xiàng)研究的論文發(fā)表到了美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《 Applied Materials and Interfaces》期刊上，而南極熊也已經(jīng)將它搞到手了。如果你感興趣，就點(diǎn)擊下載后面的附件自行閱覽吧！ 南極熊.3D打印自折疊電子元件.pdf (498.36 KB, 下載次數(shù): 363)

2017-9-15 16:38 上傳

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編譯自 3ders & 3DPRINT