オランダの科学者が折り紙の原理を利用して、3Dプリントの「スマート」インプラントの材料を開発

オランダの科学者が折り紙の原理を利用して、3Dプリントの「スマート」インプラントの材料を開発
幾何学的な折り畳みは、学問であり、数学の分野における探究の方向性であり、また素晴らしい芸術でもあります。日常生活では一見シンプルに見える折り紙にも、実は奥深い幾何学的原理が隠されています。科学的な手法で折り紙の原理を分析し、その神秘のベールを解くことで、素晴らしい作品を生み出すことができます。

オランダのマーストリヒト大学とデルフト工科大学の研究チームは、折り紙の原理にヒントを得て、自動的に形を変えることができる素材を開発しました。この特殊な素材で3Dプリントされた物体は、外部環境の刺激を受けて自動的に形が変わります。


微細構造と折り畳まれた形状は人工的である

この研究成果の実用化における意義は、3D プリントを使用して「スマート」インプラントを製造することです。インプラントは人体の体温の刺激を受けて自動的に折り畳まれます。この自動的に曲がるインプラントは、細胞の再生をよりよく促進できます。

著者の一人であるアミール・ザドプール博士は、機能的なヒト組織の作成は組織工学の分野における「聖杯」であると述べた。人々がこの目標を達成すれば、多くの病気の治療法が一変するだろう。しかし、この目標を達成するには、細胞の成長と組織の再生を促進できる複数の材料に対する要求がさらに高まる。研究チームの研究の焦点はこの分野にある。

材料の研究開発の過程では、材料表面の微細ナノパターンを最適化するだけでなく、材料を曲げた後に形成される3次元構造を設計する必要があります。研究チームは、ポリマー材料の3Dプリントを通じて、微細なナノパターンを実現しました。3Dサイエンスバレーは、極めて微細な印刷精度を達成することで、印刷された物体が元の形状に素早く戻ることに役立つことを知りました。自動折り畳みによって形成される立体構造には、先ほど述べた折り紙の原理が必要です。動画は以下のとおりです。






研究者らは折り紙プログラムを通じて、ナノパターンを持つ3Dプリント物体の折り畳みと変形の客観的条件を設定した。温度変化は客観的条件の1つである。プリントされた物体が高温環境にさらされると、物体は自動的に3次元構造に折り畳まれる。

では、3D プリントされたオブジェクトはどのような形に折り畳まれるのでしょうか?研究者たちはこのことをよく理解しており、折り紙プログラムを通じて、これらの 3D プリントされたオブジェクトが、自動カール、自動ねじれ、自動混合、およびしわの組み合わせを含む形状を変更するようにプログラムしました。

研究成果の関連論文は、学術誌「Materials Horizo​​ns」に掲載されました。論文のタイトルは「平らなソフトマターの形状変化のプログラミング:自己回転・自己ねじれ材料から自己折り畳み折り紙まで」です。Antarctic Bear 3D Printing Networkにご注目ください。


出典: 3Dサイエンスバレー


インプラント、南極クマ

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