ブラックテクノロジー!新しい複合4Dプリント材料は光と熱の刺激を受けてさまざまな形状に変形します

ブラックテクノロジー!新しい複合4Dプリント材料は光と熱の刺激を受けてさまざまな形状に変形します

4D プリンティングは革命的な新技術です。このコンセプトは、特定の要因(光、熱、電気、磁気、振動など)によって刺激される限り、電気機械装置を必要とせずに、事前に設定された形状に自動的に変形できる自己変形可能な材料です。これまでの 4D プリント材料は主に形状記憶合金でしたが、現在このリストに新たなメンバーが加わりました。ピッツバーグ大学スワンソン工学部とクレムソン大学の研究者によって最近開発された新しい複合材料です。この新しい 4D プリント材料は、感熱ゲルと感光性繊維を組み合わせて開発されました。異なる強度の光と熱の刺激を受けて、異なる形状に何度も変形することができ、柔軟なロボットやバイオニック 4D プリント適応デバイスへの使用に大きな可能性を秘めています。

現在普及している3Dプリンティング技術は、異なる特性を持つ材料を特定の機能を持つ形に自由に成形できるため、製造やデザインの分野で強力なツールとなっています。ただし、このテクノロジを使用して作成されたオブジェクトのほとんどは、単一の機能しか実行できません。そのため、印刷後にさまざまな機能をオンデマンドで実現できることが次世代のテクノロジーに対する人々の期待となり、4D プリンティングはこのビジョンを現実のものにしています。

中国の3Dプリント専門メディアプラットフォーム「Antarctic Bear」によると、この新しい複合4Dプリント材料は、ピッツバーグ大学化学石油工学部の教授であるアンナ・C・バラズ氏とクレムソン大学材料科学工学部の准教授であるオルガ・ククセノク氏によって開発されたという。彼らは、合成熱応答性ポリマーゲルと感光性繊維の設計を可能にする計算モデルを開発しました。最終結果 - 複合 4D プリント材料は高い再構成可能性と機械的強度を備え、何度も異なる形状に変形できるだけでなく、異なる刺激に対して異なる反応を示します。
たとえば、ある材料で作られたサンプルは、光にさらされると一方向に曲がりますが、熱にさらされると別の方向に曲がります。また、別のサンプルは光にさらされると芋虫のように丸まりますが、熱にさらされるとアコーディオンのように収縮します。つまり、この材料から作られた単一のオブジェクトを、複数の異なる機能を実行するようにプログラムできるということです。

「4Dプリントされた材料は変形できるため、新しい用途のために新しい部品を製造する必要がなくなり、コストを大幅に削減できます」とバラズ教授は述べています。「現在の研究課題は、複数の刺激に対して異なる反応を示すのに十分な強度と可塑性を備えた万能材料を作成することです。」

SPコーティングを施した感光性ファイバーを感熱ゲルに埋め込むことで、単一の物体が異なる刺激に対して複数の反応を示すことが可能になります。研究者らはまた、SPを繊維上に局在させることで、複合材料は光にのみ反応する「隠れた」モードも実現できると述べた。このバイオニック刺激応答動作は、さまざまな曲げ動作を実現する必要のある柔軟なロボット関節など、大きな潜在的応用価値を秘めています。

現在、両研究者は「感光性繊維と感熱性ゲルを統合した複合材料の多刺激応答挙動」と題する関連研究内容を英国王立化学協会の学術誌『Materials Horizo​​ns』に発表している。今後の研究では、繊維のカスタマイズされた配置を実現して、掴む動作を実行できる手の形をした構造を作成する方法に焦点が当てられます。

さらに読む:
【交流】米国は革命的な4Dプリント技術に期待
《衝撃:3Dプリントはまだ使われておらず、4Dプリントがやってくる》
《4Dプリンティング市場は着実に成長し、2025年には5億ドルに達すると予想されています》

3ders経由
南極のクマ

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