毫不夸張地說,3D打印是科技領域的明星。在科研和科技新聞中隨處可見。那么,3D打印被鼓吹為第三次工業革命是什么呢?
我們都熟悉2D印刷,這是我們通常使用的印刷方法。打印機以紙和墨水為材料,將電腦上的圖案或字符顯示在紙上,這是一種平面顯示的結果。3D,顧名思義,就是三維的。它還需要打印機和電腦。首先,在計算機上建立模型,然后用特殊的打印機打印模型。打印出來的模型和電腦上的一模一樣。那么,這里涉及到的是印刷油墨(材料),真正的造型材料會根據模型的特性來確定。比如打印手機殼,打印墨水是金屬或者塑料粉末。
3D打印因其精度高、生產效率高,正逐漸被廣泛應用于各個領域,比如為海軍艦艇打印零件;航天科技印刷儀器;用于打印醫學領域的器官模型;用于建筑領域的房屋印刷;用于印刷汽車工業中的零件;電子行業打印筆記本電腦之類的是不是很不可思議?
3D打印發展迅速,打印墨水(材料)也成為限制其發展的因素。全世界的科學家在印刷材料的研究方面取得了很大進展。
最近,約翰內斯堡開普勒林茨大學的一組研究人員使用糖和明膠等生物可降解材料作為墨水,打印出3D軟體機器人。
在過去的幾年里,研究人員在開發軟體機器人方面取得了進展,這種機器人是以制造它們的柔軟材料命名的。這種機器人通常是為了模仿生活在水中的生物而制造的。研究人員認為,這項技術有一天將導致微型軟機器人的發展,這種機器人可以用于體內游分發藥物或者修復受損組織。
大多數情況下,軟體機器人是由非生物降解材料制成的,因為生物降解材料具有局限性,包括溶于水、成型和使用壽命有限。
在這項新研究中,研究人員使用糖和明膠制作果凍狀的凝膠,凝膠的彈性可以拉伸到原來長度的6倍。加入其他材料使他們的作品不容易發霉(檸檬酸),在水中浸泡時更有彈性(甘油)。他們現在已經嘗試了各種配方來創造可用于制作3D物體的墨水。
為了使用他們創造的材料,他們將它加熱到柔軟的水平,以便它可以通過打印噴嘴噴出,并在冷室中運行打印機,使墨水快速凝固。
為了測試他們的方法,該團隊首先創建了一個按計劃工作的軟氣動執行器,然后打印了一個可拉伸的波導傳感器,用于LED燈。然后,他們將波導與致動器結合起來,創造了一個強大的軟機器人。接下來,他們將三個波導連接在一起,并將它們連接到一個按鈕控制器,然后可以用它來改變波導的變形程度。
這種材料可以多次重復使用,為未來軟機器人中的3D打印奠定了可持續和零浪費的基礎。