Не так давно трехмерная печать была новой технологией, граничащей с фантастикой. Но теперь она быстро развивается в следующее поколение печати: 4D печать, в которой структуры, распечатанные на 3D принтере, могут изменять сами себя после печати. С целью ускорить развитие трехмерной печати, разработчики из Dartmouth College разработали умные чернила, которые преобразовывают 3D структуры в объекты, способные изменять цвет и форму. В будущем эта инновация может развиться и сделать трехмерные объекты более функциональными, что даст возможность использовать эту технологию в биомедицине.

На сегодняшний день большинство 3D объектов сделаны из отверждающихся смол или термопластичных материалов, которые являются статичными, объяснил Chenfeng Ke, доцент кафедры химии в Dartmouth, возглавлявший проект. Чтобы перейти на новый уровень, команда Ke включила умные молекулы в распечатанные 3D объекты. Эти молекулы способны изменять свою химическую структуру при изменениях в окружающей среде.

Пример исследований Dartmouth College показывает, что 3D объекты, сделанные из гидрогеля, могут менять размер после распечатывания. Фотография показывает результат использования умных чернил в печати. (Источник изображения: Chenfeng Ke, Dartmouth College)

«Наш материал более “живой”,»- поясняет Ke. «Форма молекулярной структуры может быть доработана при помощи процесса печати - к примеру, она может изменять форму при помощи химического топлива или менять цвет в зависимости от освещения.»

Команда разработчиков использовала Pluronic F127 на основе полимеров в качестве проводника для интеграции молекулярных систем в чернила, чтобы сделать трансформацию возможной.

«Мы использовали метод трехмерной печати на основе экструзии, называющийся “direct-ink writing” (англ. “писать прямыми чернилами”),» - он пояснил. «Использование проводника на основе полимеров позволяет молекулам самостоятельно собираться в архитектурные произведения из чернил. После того, как объект распечатан методом direct-ink writing, его форма преобразуется в процессе испарения. После этого мы вводим некоторые пост-печатные реакции, которые дополнительно скрепляют молекулярную структуру.»

Можно использовать разные материалы

Исследователи могут использовать как твердые материалы вроде силикатов, так и мягкий гидрогель. «Поскольку ученые теперь будут иметь возможность менять цвет и форму объектов после распечатывания, технология может найти применение во множестве областей науки,» - говорит Ke.

Теги: интересное