据报道,美国卡内(nèi)基(jī)梅隆大学的研(yán)究人员公布了一项最(zuì)新研究成果(guǒ),他们制造出一系列由热(rè)塑性塑料制成的4D打印(yìn)物体,这(zhè)些物体只需使(shǐ)用通用的3D打(dǎ)印机就可以进行生产打(dǎ)印,而且在受热到一定程(chéng)度时这些物体(tǐ)可以(yǐ)将自身折叠成(chéng)预定的形状。
和(hé)3D打印相比,4D打印(yìn)在3D打(dǎ)印(yìn)的基(jī)础上增加了一个时间维度(dù),即4D打印的物件会(huì)随(suí)着时间的推移(自动)变成不同(tóng)的形(xíng)状。
据悉(xī),这是一项低成(chéng)本、可逆的致动器技术,通过应用(yòng)一(yī)种(zhǒng)薄薄的导电(diàn)热塑性塑料,借(jiè)助廉价的3D打印(yìn)机或者手工涂漆,将导(dǎo)电(diàn)热塑性塑(sù)料涂在(zài)普通的纸张上。当施加电流(liú)时,热塑性材料加热并膨胀,导致纸张(zhāng)弯曲(qǔ)或折叠;当电流被移除时,纸(zhǐ)张则恢复成预定的形状。
在整(zhěng)个研究过程中(zhōng),该团队设(shè)计了一些“基本(běn)执行器”,这些(xiē)“执行器”基于(yú)折(shé)纸和(hé)剪纸形(xíng)式,利用(yòng)该技术,其可以将自己变成球或(huò)圆柱(zhù)体结构,也可以用于构造更(gèng)精细的物体,比如:利用该技术制作的(de)灯罩,在改(gǎi)变灯罩形(xíng)状的同(tóng)时还可以改变灯的亮度(dù),或者制作成具(jù)有叶瓣的人造含羞草植物,当触摸该(gāi)植物(wù)时叶片将依次打开。
研究人员利用(yòng)他们(men)自(zì)己写的程序代码替(tì)换(huàn)了3D打印机原有(yǒu)的开(kāi)源软(ruǎn)件(jiàn),该程序代码可以(yǐ)自(zì)动计算打印(yìn)物体实现特定折叠角度所需的造型和打印速(sù)度。此外,研究人员将易弯曲的材料(liào)与抗收缩的材(cái)料(类似(sì)橡胶(jiāo)的一种材料)结合在一起,并通(tōng)过软(ruǎn)件(jiàn)不停地改变打(dǎ)印机的打印速度,当热塑性塑料被加(jiā)热熔融并用于打印时,可以精确地控制折叠的纹案。
该(gāi)技术绿色环保,可用于制(zhì)造能够自动折(shé)叠的板式家具、船(chuán)只,甚至是紧急避难(nán)场所,这些产品可以平放运输以节省空间,并利用太阳能(néng)(自(zì)动(dòng))折叠成形(xíng)。