哈佛科學家揭開4D打印結構 可在水中自動變化形態
在各種科技新聞中,我們經常會看見“4D打印”,具體什么是4D打印呢?簡單來說,就是制作出3D打印物品,經過時間的推移,在不經人為的情況下使之發生形狀變化。舉個例子,想象你把一根鞋帶扔進了水里,你看到的本應是它慢慢沉下去,而4D打印技術要實現的則是讓它自己打一個結。
聽起來是不是很神奇,不過現在的技術還沒有達到那個水平。不過,近日,哈佛大學工程與應用科學學院的研究人員正在與維斯生物工程研究所一起研發一種微觀4D打印技術,并且取得了不小的進展。
大家都知道,植物在生長過程中會受到外部環境的影響,從而使它們的形狀發生改變,該研究小組受到了這一現象的啟發,使用了一種3D打印出來的水凝膠復合物分子,當這種分子沉入水中時,形狀會自動發生變化。這項研究成果對于可編程材料組裝有著深遠的意義,同時可以在多種學科領域得到應用。
如果你想進一步了解這種分子的制造過程,可以看看下面這個簡短的視頻:
據中國3D打印網了解,哈佛研究人員們使用到的水凝膠復合物的原材料包含從木材中提取的纖維質,使用3D打印技術,則可以讓該分子形成完美的預想結構。
毫無疑問,可以預測一種物質在環境改變的情況下將作出怎樣的反應,該項技術對于智能纖維、生物醫學設備、組織工程學都有著重要的意義。
下面這張動態圖更加生動地展現了這項4D打印技術成果,我們可以看到,3D打印出來的材料原本呈現出一朵花的形狀,但是放到水中后,它的形狀發生了神器的改變。
除了上述材料,研發小組對于其他多種材料都進行了實驗,例如導電材料或者生物相容性材料。
雖然這項技術可以預見的應用有很多,但最有意思的恐怕是在組織工程學上的應用。當下,很多組織工程研究都是在2D情況下進行的,但是大多數細胞應用卻是3D的。未來科學家很有可能借助該技術實現新器官的生成,比如受損的細胞和器官可以扁平化地打印出來,再讓它們在外部環境中發展為預期的形狀。
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