Благодаря использованию аддитивных технологий ученые из Гейдельбергского университета смогли раскрыть новые возможности в таких областях, как микроробототехника или биомедицина. В журнале Advanced Functional Materials, опубликованном 6 февраля, описаны печатные микроструктуры, изготовленные из современных веществ, известных как "умные полимеры", размер и механические характеристики которых можно точно и по требованию регулировать.
"Производство программируемых материалов, механические свойства которых могут быть изменены по требованию, очень востребовано в самых разных приложениях", - рассказывает д-р Ева Бласко, руководитель группы из Института органической химии и Института инженерии молекулярных систем и передовых материалов Гейдельбергского университета.
Концепция 4D-печати
Под термином 4D-печатии подразумевается разновидность 3D-печати, при которой напечатанные предметы могут менять со временем свою форму. Наиболее известным примером такого материала являются полимеры с памятью формы (SMP). Это интеллектуальные материалы, которые после деформации могут восстанавливать свою первоначальную форму под воздействием тепла или света.
Недавно команда под руководством профессора Бласко продемонстрировала процесс печати таких материалов.
В рамках сотрудничества с рабочей группой биофизика проф. д-ра Йоахима Шпатца и проф. Руперто Карола, исследователи разработали новый материал с памятью формы. Такой интеллектуальный полимер можно печатать с высоким разрешением как в макро-, так и в микромасштабе. Структуры материалы содержат коробчатую микроархитектуру с открывающимися крышками, которые захлопываются под воздействием тепла.
"Эти крошечные структуры демонстрируют уникальные свойства памяти формы при низких температурах активации, что чрезвычайно интересно для биоприменений", - объясняет Кристоф Шпигель, докторант в рабочей группе Евы Бласко.
Умные полимеры благодаря динамическим химическим связям микрометрические 3D-структуры могут вырасти в восемь раз всего за несколько часов и затвердеть. University of Heidelberg
Для этой цели идеально подходят алкоксиамины
Исследователи использовали адаптивные материалы для создания гораздо более сложных трехмерных микроструктур с "жизнеподобными" свойствами, таких как гекконы, осьминоги и даже подсолнухи. По мнению гейдельбергских исследователей, алкоксиамины особенно хорошо подходят для этой цели.
После процесса печати эти динамические связи позволяют сложным микрометрическим структурам вырасти в восемь раз за несколько часов и затвердеть, сохраняя свою форму.
"Обычные краски не обладают такими свойствами", - подчеркивает профессор Бласко. "Адаптивные материалы с динамическими связями имеют многообещающее будущее в 3D-печати".
Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT), специализирующиеся на материалах, также приняли участие в изучении адаптивных материалов с "жизнеподобными" свойствами. Исследование также финансировалось Фондом Карла Цейса и Немецким исследовательским фондом.
Новости
