С помощью света ученые преобразовали двухмерные объекты в трехмерные

Исследователи разработали простой способ преобразования двухмерных объектов в трехмерные, используя один лишь свет.

«Это новое применение существующих материалов, обладающее потенциалом для быстрых крупномасштабных производственных процессов», сказал доктор Майкл Дики, доцент химических и биомолекулярных разработок из университета штата Северная Каролина.

Процесс достаточно прост. Ученые пропустили через обычный струйный принтер пластиковый лист, чтобы напечатать на нем жирные черные линии. Затем из листа вырезали нужную форму и поместили под инфракрасный осветительный прибор, такой как нагревающая лампа.

Жирные черные полосы поглощают больше энергии, чем остальная площадь материала, заставляя пластик сжиматься — формируя стержень, сворачивающий листы в трехмерную форму.

Эта технология может использоваться для создания множества объектов, таких как кубы или пирамиды, без необходимости физического касания. Технология совместима с методами коммерческой печати, такими как трафаретная печать, рулонная печать и струйная печать — традиционно недорогие, но только двухмерные способы.

Измерив ширину черных линий или стержней, ученые могут изменить степень сворачивания каждого стержня. Например, они могут создать стержень, который сгибается на 90 градусов, формируя в итоге куб, или на 120 градусов, формируя пирамиду.

Чем шире стержень, тем больше он сворачивается. Более широкие стержни также сворачиваются быстрее, поскольку площадь поверхности для поглощения энергии у них выше.

«Можно скопировать линии на разных сторонах материала, что приведет к сворачиванию в различных направлениях для создания более сложных структур».

Исследователи разработали компьютерную модель, чтобы объяснить, как процесс работает. Всего было выявлено два ключевых результата. Во-первых, поверхностная температура стержня должна превышать температуру стеклования материала — точку, в которой материал начинает смягчаться. Во-вторых, высокая температура должна ограничиваться стержнем, чтобы происходило быстрое и эффективное сворачивание. если до температуры стеклования нагреется весь материал, сворачивание не произойдет.

«Открытие произрастает из работы, которую мы делали на полимерах с эффектом запоминания формы», сообщил Дики.

Результаты опубликованы в издании Soft Matter.

11.11.2011