3D-принтеры Университета Рутгерса меняют форму 4D-структур из умных гидрогелей
15.11.2023<стр>Исследователи из Университета Рутгерса усердно работают над разработкой новых способов создания метаматериалов. В рамках нового исследования, опубликованного в Scientific Reports, в статье подробно описывается способ 4D-печати с гидрогелевыми структурами. Исследователи напечатали гидрогели с помощью процесса, основанного на литографии, с возможностью изменять форму и размер пропорционально увеличению и уменьшению температуры.
Исследователи использовали внутренние свойства гидрогеля на водной основе, чтобы создать эффект изменения формы. Когда температура геля повышается, он начинает выделять влагу и, таким образом, сжиматься. И наоборот, остывая, он поглощает влагу из воздуха и снова начинает расти. Сам гидрогель был относительно распространенным с точки зрения лабораторного использования. Именно метод печати отличает исследование от его современников.
<п>Во-первых, они объединили гидрогель со светочувствительным химическим веществом и связующим веществом. Светочувствительный химикат позволил ему затвердеть во время литографии. Затем инженеры собрали объекты и превратили гель в смолу, получив шахматную фигуру ниже.</p> <p>“<em>Полный потенциал этого умного гидрогеля до сих пор не раскрыт,</em>” объяснил ведущий исследователь Хоовон Ли. «<em>Мы добавили к этому еще одно измерение, и впервые кто-то сделал это в таком масштабе. Это гибкие материалы, меняющие форму. Мне нравится называть их умными материалами.</em>» Ли — профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Рутгерском университете.</p> <h2>Применение термочувствительных гидрогелей</h2> <п></п> <p>Гидрогели сейчас в моде в медицинских исследованиях. Поскольку они меняют форму и размер, они представляют собой решение многих медицинских проблем. Например, биоинженеры могли бы использовать это для разработки искусственных тканей для человеческого тела. Другое возможное применение — биомедицинские устройства, которым необходимо поддерживать экспоненциальный рост. С использованием такого материала также возможны приложения для контролируемой доставки лекарств.</p> <p>Помимо медицины, он может выполнять и инженерные функции. Для освоения космоса всегда нужны материалы, способные адаптироваться к теплу или поглощать влагу. Точно так же он может служить мягким строительным материалом для роботов. Это может даже позволить создавать объекты, которые можно будет транспортировать в холодном контейнере в виде небольших частей, а затем вырастить до полного размера. Очевидно, что с материалами, меняющими форму, открывается множество возможностей. Они также обеспечивают уникальное преимущество 3D-печати над традиционным производством. Мы обязательно увидим больше работ по метаматериалам в ближайшие годы.</p>