据报道,美国卡内基梅隆大学的研究(jiū)人员公布(bù)了(le)一项最新(xīn)研究成果,他们制造出一系(xì)列(liè)由热塑性塑料制成的4D打印物体,这些物(wù)体只需使(shǐ)用通用的3D打印机就可(kě)以进(jìn)行生产打印,而且在(zài)受热到一定(dìng)程度时(shí)这些(xiē)物体可以将自身折叠成(chéng)预定的(de)形状。
和3D打印相比,4D打(dǎ)印在3D打印的基础上增加了(le)一个时间维(wéi)度,即4D打印的物件会随(suí)着(zhe)时间的推移(自动)变成不(bú)同的形状。
据悉,这是一项低成本、可逆的致动器技术,通过应用一种薄薄的导电(diàn)热塑性塑料,借(jiè)助廉价的3D打印机或者(zhě)手工涂漆,将导电热塑性塑料涂在(zài)普通的纸(zhǐ)张(zhāng)上(shàng)。当施加(jiā)电流时,热(rè)塑性(xìng)材料加热(rè)并膨胀,导致纸张弯(wān)曲或折(shé)叠;当电流被(bèi)移(yí)除时,纸张则恢复成预定的形状。
在整个研究过(guò)程中,该(gāi)团队设计了一些“基本执(zhí)行器”,这(zhè)些“执行(háng)器”基(jī)于折纸和剪纸形式,利(lì)用该(gāi)技术,其可以将自己变(biàn)成球或圆柱体结构,也(yě)可以用于构造更精细的物体(tǐ),比如(rú):利用该技术制作的灯罩,在改变灯罩形状的同时还可以改变(biàn)灯的亮度,或者制作成具有叶瓣的(de)人(rén)造含羞草(cǎo)植物,当(dāng)触摸该植物时(shí)叶片(piàn)将依次打开。
研究人员利用(yòng)他(tā)们自己写的程序代码替换了3D打印机原有的开源软件,该程序代(dài)码可以自动计算(suàn)打(dǎ)印(yìn)物体实现(xiàn)特定折(shé)叠角度所需的(de)造型和打印速度。此外(wài),研(yán)究人员将易弯曲(qǔ)的材(cái)料(liào)与抗收缩的材(cái)料(类(lèi)似橡胶的一种材料(liào))结合在一起,并通过软件不停地改变(biàn)打印机(jī)的打印速(sù)度,当热塑性塑料被(bèi)加热熔融并用于打印时,可(kě)以精确地控制折叠的(de)纹案。
该技术绿(lǜ)色(sè)环(huán)保,可用于制(zhì)造能够(gòu)自动折叠的(de)板式家具、船只,甚(shèn)至是紧急避(bì)难场所,这(zhè)些产品可以平放(fàng)运输(shū)以节省空间,并利用太阳能(自动)折叠成形。