据(jù)报道,美国卡内基梅(méi)隆大学的(de)研究人员公(gōng)布了(le)一项最新研究成果(guǒ),他们(men)制造出一系列由(yóu)热塑性塑料制成的4D打(dǎ)印(yìn)物体(tǐ),这(zhè)些(xiē)物体(tǐ)只需使用通用(yòng)的3D打印机就可以进行生产打印,而且在受热到一定程度时这些物(wù)体(tǐ)可以将自身折叠成预定的形状。
和3D打印(yìn)相比,4D打印在(zài)3D打印(yìn)的基础上增加了一(yī)个时间维度(dù),即4D打印的物(wù)件会随着时间的推移(自动)变成不(bú)同(tóng)的形状。
据悉(xī),这是一项低(dī)成本(běn)、可逆的致动器技术(shù),通过应(yīng)用一种薄薄(báo)的导(dǎo)电热塑性塑料,借助廉价(jià)的3D打(dǎ)印机(jī)或者手工涂漆,将导电热塑性塑料涂(tú)在(zài)普通的(de)纸张上。当施加(jiā)电流(liú)时,热塑性材料加热并膨胀(zhàng),导致纸张弯曲或折叠;当电流被移除时(shí),纸张(zhāng)则恢复(fù)成预定的形状(zhuàng)。
在整(zhěng)个研究过程中,该团队设计(jì)了一些“基本执(zhí)行(háng)器”,这(zhè)些“执行器(qì)”基(jī)于折纸和剪纸形式,利用该技术(shù),其可以将自己变成球或圆柱体结构,也(yě)可以用于构造(zào)更(gèng)精细的物体,比如:利(lì)用该技(jì)术制作的灯罩,在改(gǎi)变灯罩(zhào)形状(zhuàng)的(de)同(tóng)时还可以改(gǎi)变灯的亮度,或者制(zhì)作成具有叶瓣的人造(zào)含羞草植物,当触摸(mō)该植物时叶片将依次打开(kāi)。
研究人员利用他们自(zì)己写的程序代码替换了3D打印(yìn)机原有的开(kāi)源软(ruǎn)件,该程序代码可以自(zì)动(dòng)计算打印物体实现特定折(shé)叠角度所(suǒ)需的造型和打印速度。此(cǐ)外,研究人员(yuán)将易弯曲的材料与(yǔ)抗收缩的材(cái)料(类似橡胶的(de)一种材料)结合在一(yī)起,并通过软件不停地(dì)改变打印机的打印速度,当热塑(sù)性(xìng)塑料被加热(rè)熔融并(bìng)用(yòng)于(yú)打印时,可以精确地控(kòng)制折叠的纹案。
该技术绿(lǜ)色环(huán)保,可用于制(zhì)造能够自动折叠的(de)板式(shì)家具(jù)、船只,甚至(zhì)是紧急避难场所(suǒ),这些产品可(kě)以平放运输以节省空间,并利(lì)用太阳能(自动)折(shé)叠(dié)成形。