麻省理工学院研究人员开发的新型3D印刷软材料——改变材料的表面纹理
对于那些在材料科学和加法制造领域有兴趣的人来说,2015年虽然刚刚过半,但是已经成为了历史上最令人兴奋的一年。
到目前为止,我们已经实现了如何利用3D技术来更好地制备材料,从而应用于地球上的空间创造以及外太空的AstroABS丝的制备,以智能编程系统自行组装和拆卸机器的各个部分。
现在,麻省理工学院的一个研究小组开发出一种3D印刷拥有表面纹理的软材料,这种软材料可以根据不同的需求修改平滑、突起或凹凸不平的表面,这有助于满足空气动力/阻力以及反射率不同情况下对材料的要求。
本次开发的过程需要借助详细的计算机模拟系统,来创建出一种独特的材料。这种材料是由两种不同的聚合物(聚合物具有差异明显的刚度对比)组成。处理时将硬质聚合物嵌入软性聚合物中,当通过变(如挤压)使得材料的表面发生变化,从而模拟聚合物材料在实际情况下的变化现象(如间距的改变等)。测试系统中的计算机模拟使用3D打印技术。
据研究人员介绍,最近他们将发现的一种新材料发表在《先进功能材料》上,这种新材料可以制备成动态可控且可逆的表面。这篇报道由麻省理工学院的研究生Mark Guttag和Mary Boyce,以及前麻省理工学院的机械工程教授、现任哥伦比亚大学工程学院的院长共同完成。
Guttag指出:“由于粒子的排列不同,即使使用等量的压缩,也可以得到不同的表面微观构造(如突起、疙瘩等)。“
根据应用的不同,研究人员已经能够将硬质粒子进行排列,从而产生高度复杂的表面纹理。通过简单的改变压力,就可以控制材料的表面构造,这是一项革命性的技术,可以应用在医疗植入物和船体制备等领域。此外,由于该系统完全由几何驱动,可以依照该方法设计不同尺寸的材料。
该图模拟显示了嵌入式硬质粒子在软性材料中受到压缩时产生的表面变形现象。图片来源:Mark Guttag。
Guttag在他的论文中写道:“目前为止,还没有先前的技术可以制备出类似灵活性和局部可调的可逆表面变化材料。” 并未参与该研究的西北大学教授Yonggang Huang提出:“这项技术开创了制备可重构表面纹理材料的先河。它的潜在实际影响是巨大的。依靠材料表面的变化,这项技术可以应用于许多领域,例如光学和摩擦学等相互作用表面运动科学。一旦开发出这项技术,人们就可以创造性地将其用于诸多领域。”
新材料在线编译整理——翻译:陈琼 校正:摩天轮
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