4Dプリントされたスマートメタマテリアルは、木のように硬く、スポンジのように柔らかい

4Dプリントされたスマートメタマテリアルは、木のように硬く、スポンジのように柔らかい
2019年4月1日、アンタークティックベアは海外メディアから、ラトガース大学ニューブランズウィック校のエンジニアが、変形可能な航空機やドローンの翼、ソフトロボット、マイクロインプラント型バイオメディカルデバイスに使用できる柔軟で軽量な4Dプリント材料を開発したことを知りました。




4Dプリンティングは付加製造技術をベースにしているが、大きな違いが1つある。それは、特殊な材料と複雑なデザインを使用して、温度などの環境条件をトリガーとして形状が変化する物体を印刷することだと、機械・航空宇宙工学助教授のホウォン・リー氏は述べた。 時間は、新しい形に変化することを可能にする第 4 の次元です。

「材料科学、力学、3Dプリンティングのこの前例のない相互作用により、技術、健康、安全、生活の質を向上させる幅広い用途への新たな道が開かれると信じている」とリー氏は語った。




エンジニアたちは、自然界には見られない、珍しく直感に反する特性を持つように設計された新しい種類の「メタマテリアル」を開発した。

これまで、メタマテリアルの形状と特性は、一度作成されると元に戻すことはできませんでした。 しかし、ラトガース大学のエンジニアは熱を利用してプラスチック材料を調整し、衝撃を受けても硬いままにしたり、スポンジのように柔らかくして衝撃を吸収したりすることができる。

同大学によれば、硬さは室温(73度)から華氏194度まで100回以上調整可能で、衝撃吸収を細かく制御できるという。 材料はさまざまな目的に合わせて形を変えることができます。 一時的に任意の変形形状に変形し、加熱すると必要に応じて元の形状に戻ります。

下のアニメーションは、4D プリントされたスマート マテリアルが硬い状態から柔らかい状態へと変化し、形状が変化する様子を示しています。







この材料は、性能向上のために形状を変える航空機やドローンの翼、宇宙打ち上げ用の軽量折りたたみ構造物、大型構造物の宇宙パネルの再構築などに使用できる可能性がある。

タコにヒントを得て、柔らかく、柔軟性があり、ゴムのような素材で作られたソフトロボットは、環境や作業内容に応じて柔軟性や硬さを調整できます。リー氏は、診断や治療のために体内に挿入または埋め込まれる小型デバイスは、一時的に柔らかく柔軟にすることで、最小限の侵襲性と痛みの少ない挿入が可能になる可能性があると述べた。


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