/ Новости

14.04.2017

Инженеры научились программировать материалы во время 4D-печати

Инженеры из Сингапура, Китая и США разработали новую методику 4D-печати — создания объектов с «запрограммированным поведением во времени». Она основана на материалах с памятью формы, однако, в отличие от традиционных методов, не требует многостадийной закалки образцов — результат печати сразу готов к использованию. Среди возможных применений технологии авторы называют стентирование (восстановление просвета, например, в сосудах или органах). Исследование опубликовано в журнале Science Advnces.

Материалы с памятью формы обладают способностью восстанавливать свою геометрию после деформации, в ответ на нагрев. Как правило это связано с их микроструктурой. Например, сплавы с памятью формы, подобные нитинолу, состоят из отдельных вытянутых зерен, возникающих при закалке. Если закалить нитиноловую проволоку в виде спирали, а потом распрямить ее, то зерна окажутся деформированными. Нагрев позволяет зернам вернуться в недеформированную форму. 

Существуют аналогичные полимерные материалы. В отличие от сплавов они гораздо лучше предназначены для печати и прототипирования. Однако отдельная стадия закалки делает их использование неудобным. Авторы новой работы нашли способ печати полимеров с памятью формы с заранее известными термомеханическими свойствами в одну технологическую стадию. Иными словами, «программирование» формы материала в новой методике происходит в момент печати.

Инженеры использовали коммерчески доступный 3D-принтер Objet Connex. В простейших экспериментах исследователи печатали двухслойные полоски материала. Первый слой — это эластомер, полимер, способный легко растягиваться и так же легко возвращаться к исходному состоянию. Второй слой — полимер с памятью формы, гораздо более упругий при комнатной температуре. 

Если после печати поместить полоску материала в тепло, она изогнется: за это ответственно сразу несколько процессов. Поначалу слои начинают расширяться — различие коэффициентов температурного расширения приводит к напряжениям в материале, но упругость полимера с памятью формы остается достаточной, чтобы не позволить пластинке изогнуться. Затем, вблизи 45 градусов Цельсия упругость полимера начинает резко падать. Двухслойная пластинка начинает изгибаться. При достижении 60 градусов Цельсия коэффициенты температурного расширения выравниваются, изгибание прекращается. Если после этого остудить пластинку, то благодаря свойствам полимера с памятью формы, она остается в изогнутом состоянии. Интересно, что при нагреве свыше 62 градусов Цельсия материал можно «перепрограммировать» на новую форму, вручную деформировав его. 

Кривизну изгиба полосок ученые контролировали условиями печати слоя с памятью формы. Чем большее время уходило на обработку ультрафиолетом каждого 30-микронного слоя полимера, тем сильнее изгибался при нагреве материал. Чтобы программировать более сложное поведение авторы комбинировали слои в более сложные структуры. Например, периодически меняя последовательность слоев (сначала эластомер, потом полимер с памятью формы и наоборот) инженеры программировали полоску для превращения в извилистую линию или спираль. Многослойные конструкции можно было запрограммировать на десятикратное расширение с образованием «сетки», а также на формирование трехмерных «куполов». Авторы отмечают, что печать таких трехмерных объектов заняла бы на обычном 3D-принтере гораздо больше времени, чем их многослойных прообразов. 

Как отмечает независимый эксперт, Джефф Спинкс из австралийского Университета Вуллонгонга, разработку, к сожалению, нельзя использовать для «мягкой робототехники» — искусственных мускул и тому подобного. Материал необратимо фиксирует свою форму после нагрева. Однако это свойство применимо в других областях — например, с его помощью можно восстанавливать просветы в сосудах и органах. Расширение материала при этом будет происходить под действием тепла организма. 

Ранее та же группа ученых предложила другую концепцию для создания 4D-печатных материалов с эффектом памяти формы. Для этого исследователи использовали проекционную микростереолитографию, полимеризуя материал прямо в растворе мономера. 

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/04/14/4d-printing





30.05.2045

Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии

Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.

Подробнее
30.07.2017

В мозге найдены управляющие старением клетки

Американские ученые обнаружили в мозге мышей клетки, которые регулируют скорость старения организма.

Подробнее
29.07.2017

В Гарварде создали материал, способный заклеить любую рану

Недавно группе ученых из Гарварда удалось разработать клей для человеческих тканей. Этот клей хорошо прилипает к любым мокрым поверхностям, обеспечивая возможность «заклеить» даже поврежденную сердечную мышцу.

Подробнее
25.07.2017

Китайцы научили роботов плавать в крови

Исследователи из Харбинского политехнического университета разработали микророботов для передвижения по кровеносным сосудам. Роботы управляются с помощью внешнего магнитного поля и могут за секунду преодолевать до 12 раз большее расстояние, чем их длина. Предполагается, что в будущем такие роботы смогут доставлять лекарства к конкретным участкам органов.

Подробнее
17.07.2017

Имплантируемый чип-микроскоп позволит увидеть обработку информации мозгом

Исследователи из Университета Райса разработали прототип имплантируемого в мозг чипа-микроскопа, который позволяет с высоким разрешением считывать сигналы с нейронов коры мозга, отвечающих за зрение. Чип был создан в рамках программы DARPA по изучению процессов обработки речи, зрения и слуха. Одной из конечных целей проекта является создание зрительных протезов, которые будут посылать визуальную информацию напрямую в мозг.

Подробнее
16.07.2017

В Швейцарии напечатали способное биться сердце

Сердце напечатано исследовательской группы из Высшей технической школы Цюриха в Швейцарии — именно там специалисты с помощью технологий 3D-печати и напечатали искусственное сердце из силикона.

Подробнее
14.07.2017

Роботами научились командовать «по-человечески»

Исследователи из Университета Брауна создали алгоритм, позволяющий роботам лучше понимать команды на естественном языке. Специалисты научили алгоритм не только переводить команды в действия, но и анализировать уровень их абстракции. После обучения робот правильно интерпретировал команды в 90 процентах случаев в течение одной секунды.

Подробнее
03.07.2017

Дрон научили управляться с подвешенным на тросе грузом

Исследователи из Цюрихского университета оптимизировали расчеты поведения груза, закрепленного на тросе под беспилотником, а также продемонстрировали эффективность своего подхода экспериментально.

Подробнее
03.07.2017

Корейцы научили микролабиринты самоорганизации

Исследователи из Южной Кореи разработали масштабируемую технологию изготовления лабиринтообразных микроструктур с программируемой направленностью.

Подробнее
29.06.2017

РОССИЙСКИЕ УЧЁНЫЕ СОЗДАЛИ ПРЕПАРАТ, «ВЫЖИГАЮЩИЙ» РАКОВЫЕ ОПУХОЛИ ИЗНУТРИ

Значительного успеха в лечении рака удалось добиться отечественным ученым из НИТУ «МИСиС» и МГУ и ООО «Медицинские нанотехнологии». Они разработали и приступили к доклиническим испытаниям препарата с наночастицей железа, который практически «сжигает» опухоль изнутри.

Подробнее
19.06.2017

Мягкий робот облегчит проведение колоноскопии

Инженеры из Колорадского университета в Боулдере разработали мягкого робота-колоноскопа, способного передвигаться подобно червям, сжимаясь и разжимаясь в разных частях. Такая конструкция позволит снизить неприятные ощущения при колоноскопии.

Подробнее
/ мнения экспертов и членов инициативной группы
Больше мнений

Войти как пользователь:

Если вы зарегистрированы на одном из этих сайтов, вы можете пройти быструю регистрацию. Для этого выберите сайт и следуйте инструкциям.

Войти по логину 2045.ru

Email:
У Вас еще нет логина на 2045? Зарегистрируйтесь!
Уважаемый единомышленник, если вы поддерживаете цели и ценности Стратегического общественного движения «Россия 2045», регистрируйтесь на нашем портале.

Быстрая регистрация:

Если вы зарегистрированы на одном из этих сайтов, вы можете пройти быструю регистрацию. Для этого выберите сайт и следуйте инструкциям.

Регистрация

Имя:
Фамилия:
Сфера деятельности:
Email:
Пароль:
Введите код с картинки:

Показать другую картинку

Восстановить пароль

Email:

Текст:
Email для связи:
Вложение ( не более 5 Мб. ):
 
Закрыть
план работ корпорации «Бессмертие»