4D列印出花朵,離替換器官又近一步

類別: 新奇

就在3D列印尚未完全向人們揭露自己所有功能的時候,科學家們已經開始推行4D列印。這種與3D列印類似的過程能夠創造出隨著時間流逝自行改變形態的物品。現在,哈佛某實驗室已經利用4D列印創造出了帶褶子的精緻花朵。

4D列印出花朵,離替換器官又近一步

4D列印並不是什麼新奇的東西,它通常需要用到多種材料,這種固定形狀的硬質材料和軟材料的結合能夠在特定情況下,優先調整某些有彈性的結構。一隊來自哈佛大學的科學家們從自然界中得到了靈感,利用單一材料創造出了能夠自行彎折和扭曲的結構。

來自哈佛大學的Jennifer Lewis表示:“我們想借鑑大自然的例子,於是我們想到了類似花朵開放這種自然界中形狀轉變複雜的構造。”

該團隊特別地模擬了植物細胞的構造,植物細胞內對齊的纖維素纖維限制了它們的移動範圍。他們將木漿中提取的纖維素纖維與丙烯醯胺水凝膠(一種膠狀物,遇水會擴大)混合在一起。當混合材料從3D印表機的噴嘴中噴出時,這些纖維在丙烯醯胺水凝膠內排列成行,意味著列印出來的物體只能縱向擴張,無法橫向擴張。

材料本身的效能相當有限,不過該研究團隊還研發出了一種數學模型,能從縱橫交錯的設計中得到曲線形狀,並利用纖維的排列來確保材料彎曲的形狀與該團隊的預期一致。Lewis說:“我們能根據列印材料的方式來使其彎曲、扭轉和波動。”

4D列印出花朵,離替換器官又近一步

測試的時候,該團隊列印出了兩朵形狀一樣的花,但它們被浸沒到水裡之後,五個花瓣捲曲的方向不同。他們還模仿了某種蘭花的設計,其扁平的形狀彎曲之後與真正的蘭花非常接近。該團隊還在凝膠里加入了熒光染料,讓人們能更好地看到花朵,也讓花朵變得更加漂亮。

目前該團隊正在探索該技術的潛在應用方向,包括最終能培育出新器官的組織工程學。未來,受損組織的替代品能像一張平板紙一樣被列印出來,並自行變成人們需要的形狀。

[肌肉桃 via Newscientist & Gizmodo]

4D列印出花朵,離替換器官又近一步原文請看這裡

推薦文章