Công nghệ in 4D tạo nên các vật thể có thể tự định hình dáng khi được làm nóng

Lượt xem: 104

Ngày đăng: 05/05/2017

Công nghệ in 4D dùng để tạo ra các vật thể 3D thay đổi hình dạng của chúng theo thời gian, đáp ứng với các kích thích như nhiệt, độ ẩm hoặc ánh sáng. Nó rất hữu ích cho việc tạo ra các cấu trúc có thể thích nghi với môi trường của chúng, nhưng thường đó là một quá trình cần có nhiều thời gian. Một kỹ thuật in 4D mới tạo ra các cấu trúc phức tạp chỉ trong vài phút, có thể được sử dụng để tạo ra các stent-nhiệt tim, vỏ bao thuốc viên và các loại đồ vật.

http://mycdn.technologyvista.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2017/04/FotorCreated-11-700x432.jpg

Các vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong công nghệ in 4D là Polymer nhớ hình, thông thường đòi hỏi ít nhất năm bước để biến chúng thành các vật thể thích nghi. Hydrogel là loại sử dụng đơn giản hơn, nhưng nó lại quá mềm dẻo khó để tạo ra các vật thể cứng. Zhen Ding tại Đại học Công nghệ và Thiết kế Singapore và các cộng sự đã phát triển một phương pháp mới cho phép in nhanh chóng các vật thể cứng 4D bằng một máy in 3D thương mại và nguồn nhiệt.

Họ đã tạo ra nhiều vật thể, đó là một bông hoa rất tinh tế có thể khép mở cánh hoa, một ngôi sao hình phẳng có thể biến thành hình một mái vòm, và những miếng lưới có thể tự co lại và kéo dài ra. Cấu trúc của các vật thể đó được làm từ những dải phẳng được in 3D sau đó được làm nóng lên để định hình thành hình dáng mong muốn.

Khi nung nóng đến 45°C, vật liệu polymer nhớ hình sẽ mềm ra, có khả năng đàn hồi và được uốn thành những hình dạng mong muốn. Khi làm nguội, dải băng polymer nhớ hình sẽ cứng lại và giữ đối tượng ở hình dáng mới của nó vừa được tạo ra.

Các dải, có thể được in trong vòng chưa đầy một phút, chúng được làm từ các lớp polymer nhớ hình ở dạng cứng kết hợp với một chất cao su đàn hồi tạo thành một loại polymer có tính đàn hồi. Vấn đề ở đây là nó sẽ cố định vĩnh viễn cấu trúc tại chỗ của nó sau một chu kỳ làm nóng, theo Geoff Spinks tại Đại học Wollongong ở Úc. "Điều này thích hợp trong các ứng dụng đòi hỏi sự thay đổi đảo ngược  hình dạng, giống như cơ bắp nhân tạo cho robot và chân tay giả" ông nói.

Bây giờ, công nghệ này có thể dễ dàng được sử dụng cho mọi người với những ý tưởng khác nhau. Spinks nói, "Không có công nghệ hóa học, vật liệu hay thiết bị mới nào ở đây, vì vậy nó luôn sẵn sàng để chúng ta có thể sử dụng ngay lập tức". Như vậy, phương pháp này có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc phức tạp mà không cần phải thay đổi hình dạng.

Ví dụ với stent tim nhỏ gọn (loại ống dùng để đặt trong các mạch máu để giữ cho đường mạch mở ra không bị nghẽn) nó có thể tự mở ra trong động mạch với nhiệt độ cơ thể. Hay bằng cách tinh chỉnh điểm chuyển tiếp nhiệt độ, vỏ bao viên nang thuốc cũng có thể được thiết kế để tự nó uốn cong và vỡ ra khi nhiệt độ cơ thể tăng lên khi bị nhiễm trùng hay bị sốt. Và các đồ vật phẳng có thể chuyển thành hình dáng khác khi ta làm nóng nó lên.

Nguyễn Văn Hòa (Theo Technology Vista)

 

CÁC BÀI VIẾT CÙNG CHUYÊN MỤC