据(jù)报道,美(měi)国(guó)卡内基梅隆大学的(de)研究(jiū)人员公布(bù)了一项最新研究成果,他们制(zhì)造出一系列(liè)由(yóu)热塑性塑(sù)料(liào)制成的4D打(dǎ)印物体,这些物(wù)体只(zhī)需使(shǐ)用(yòng)通用的3D打(dǎ)印机就可以进(jìn)行生产(chǎn)打印,而(ér)且在受(shòu)热到一定程(chéng)度(dù)时这些物体可(kě)以将自身(shēn)折叠(dié)成预定的形状。
和(hé)3D打印相比,4D打印在3D打印(yìn)的基础(chǔ)上增加了一个(gè)时间维(wéi)度,即4D打印(yìn)的物件会随着时间的推移(自(zì)动(dòng))变成不(bú)同的形状(zhuàng)。
据悉,这是一项低(dī)成本、可逆的(de)致动器技(jì)术,通过应用一(yī)种薄薄的导(dǎo)电(diàn)热塑性塑料(liào),借助廉价的3D打印机(jī)或者手工(gōng)涂漆(qī),将导电热塑性塑料涂在普通的纸张(zhāng)上。当(dāng)施加电(diàn)流时(shí),热塑性(xìng)材料加热并(bìng)膨(péng)胀,导致纸张弯(wān)曲或折叠;当电流被移(yí)除时(shí),纸(zhǐ)张则恢复成预定的(de)形状。
在整个研(yán)究过程中,该团队(duì)设计了一些“基本(běn)执行器(qì)”,这些“执行器”基于折纸(zhǐ)和(hé)剪纸形式(shì),利用该技(jì)术,其可(kě)以(yǐ)将自己变成球或圆柱体结构,也(yě)可以用于构造更精细的物体,比如:利用该(gāi)技术制作(zuò)的灯(dēng)罩,在(zài)改变灯罩形状的同时还可以改变灯的亮度,或者制(zhì)作成具(jù)有叶瓣的人(rén)造含羞草(cǎo)植物(wù),当触摸该植物时叶片将依次打开。
研究人员利用他们自己写的(de)程序代码替换了3D打印机原(yuán)有(yǒu)的开源软件,该程序(xù)代码可以自动(dòng)计算打印物体实现(xiàn)特定(dìng)折叠角度所需的造型和打(dǎ)印速(sù)度。此外(wài),研究人员将易弯曲的材料与抗收缩的材料(类似橡胶的一(yī)种材料)结合在(zài)一起,并通过软件不停(tíng)地改变打印机的打(dǎ)印速度(dù),当热塑(sù)性塑料被加(jiā)热熔(róng)融并用于打(dǎ)印时,可以精确地控(kòng)制折叠(dié)的纹案。
该技术绿色(sè)环(huán)保,可用于制造能够自动折叠的板式家具、船(chuán)只,甚至是紧急避难场所,这些产品可以平放运输以(yǐ)节省空间,并利用(yòng)太阳(yáng)能(自动)折叠成(chéng)形(xíng)。