4D-печать создаёт объекты, меняющие форму в тёплой воде (ВИДЕО)

Сегодня уже мало кого можно удивить трёхмерной печатью. Еду, самолёты, ювелирные украшения и даже функционирующие органы легко воссоздаёт 3D-принтер.

Пока эта технология осваивает новые области, учёные занимаются созданием следующей ступени – 4D-печати. Четырёхмерная печать подразумевает добавление к трёхмерной печати четвёртого измерения – времени. Иными словами, готовые изделия должны менять форму в зависимости от внешних факторов, например, воды или света.

Именно такую технологию представила международная команда учёных. Их разработка представляет собой бутон цветка, который в прямом смысле распускается в тёплой воде.

Принцип работы таков: сначала на 3D-принтере печатаются плоские полоски из "умного" материала. Его получают, смешивая полимер с эффектом памяти формы и гибкий эластомер. Далее эти полоски соединяются между собой, и когда конструкция готова, её на несколько минут опускают в воду, нагретую до 45 градусов по Цельсию. Под воздействием высокой температуры напечатанные полоски постепенно приобретают нужную форму: жёсткий полимерный компонент как бы "расслабляется", позволяя высокоэластичному компоненту изгибаться. Когда полоска охлаждается, полимер затвердевает и фиксирует объект в новой конфигурации.

Авторы работы отмечают, что создание подобного объекта занимает совсем немного времени: например, чтобы напечатать полоски из полимера потребовалось меньше минуты.

По словам соавтора исследования Жэня Дина (Zhen Ding) из Сингапурского университета технологии и дизайна, среди изготовленных его командой объектов – распускающийся в воде цветок, звезда, которая превращается в купол, и решётки, которые могут сокращаться или увеличиваться.

Авторы также отмечают, что температура – не единственный фактор, при помощи которого можно будет изменять форму напечатанных объектов. "Нагрев – это всего лишь один из способов стимулирования изменения формы. По мере появления новых материалов можно будет спровоцировать изменение формы электричеством или светом", – поясняет соавтор исследования Джерри Ци (Jerry Qi) из Технологического института Джорджии.

Разработчики уверены, что в будущем технология 4D-печати найдёт применение во многих сферах. "Самоорганизующаяся мебель, биомедицинские устройства, мягкие роботы, электроника – всё это потенциальные будущие приложения технологии", – заключает Ци.

Уникальную технологию авторы разработки подробно описали в журнале Science Advances.

Добавим, что ранее инженеры представили ещё одну любопытную технологию, которая превращает любое помещение в 3D-принтер.