据报道,美国卡内基(jī)梅(méi)隆大学的研究人员公(gōng)布了(le)一项最新(xīn)研究(jiū)成果,他们制造出一系列由热塑性(xìng)塑(sù)料(liào)制成的4D打印物体,这些物体只需使用通(tōng)用的3D打印机(jī)就可(kě)以进行生产(chǎn)打(dǎ)印,而(ér)且在受热到一定程度时(shí)这些物(wù)体可以(yǐ)将自身折叠成预定的形状。
和(hé)3D打(dǎ)印相比,4D打印在3D打(dǎ)印的基(jī)础上增加(jiā)了(le)一(yī)个时间维度,即4D打印的物件会(huì)随(suí)着时间的推移(自(zì)动)变成不同(tóng)的(de)形(xíng)状。
据悉,这是(shì)一项低成本、可逆的(de)致动器技(jì)术,通过(guò)应用一种薄薄的(de)导电热塑性塑(sù)料,借(jiè)助廉价的3D打印机或者(zhě)手工(gōng)涂漆,将导电热塑性塑料涂(tú)在普通的(de)纸张上。当施加(jiā)电流时,热塑性材(cái)料加热并膨胀,导致纸张弯曲或折叠(dié);当电流(liú)被(bèi)移(yí)除(chú)时,纸张则(zé)恢复成(chéng)预定的形状。
在整(zhěng)个研究过程(chéng)中(zhōng),该团(tuán)队设计了(le)一些“基本执(zhí)行器”,这些“执行器”基于折纸和剪纸形式,利用该技术,其可以将自己变成球或圆柱体结(jié)构,也(yě)可(kě)以用于构造(zào)更精细(xì)的(de)物体,比如:利用该技术制作的(de)灯(dēng)罩,在改变灯罩形状(zhuàng)的同(tóng)时还可以改(gǎi)变灯的亮度,或者制作成具有叶瓣(bàn)的(de)人(rén)造(zào)含(hán)羞草植物,当触摸该植物时叶片将依次打开。
研究人员(yuán)利用他们自己写的程序代(dài)码替换了3D打印机原有的开源软件,该程序代码(mǎ)可(kě)以自(zì)动计算打印(yìn)物体实现(xiàn)特定折叠角度所需的造型和打印速度。此外,研(yán)究人员将易(yì)弯曲的材料与抗收缩的材料(liào)(类(lèi)似橡胶(jiāo)的一种材料)结合在(zài)一(yī)起,并(bìng)通过软件不停地(dì)改变打印机的打(dǎ)印(yìn)速度(dù),当热塑性(xìng)塑料被加热熔融并(bìng)用(yòng)于打印(yìn)时,可以精(jīng)确地控制折叠(dié)的纹案。
该技术绿色(sè)环(huán)保,可用于制(zhì)造能够自动折叠的板式家具、船只,甚至是紧急避难场(chǎng)所,这(zhè)些(xiē)产品可以平放运输以节省空间,并利用太阳能(自动(dòng))折叠成形(xíng)。