科学研究突破:糖可以被3D打印出功能强大的软体机器人

2022-02-12 09:55啸云3D打印
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3D打印现在可以说是科技领域的明星也不为过,无论是科学研究还是科技新闻,到处都能看到它的影子,那么,被鼓吹为第三次工业革命的3D打印是什么呢?



  我们都很熟悉2D打印了,就是我们平时经常用的打印方式,以纸和墨水作为材料,打印机将电脑上的图案或者文字显示在纸上,这是一种平面的展示结果。3D,顾名思义,是立体的,同样的需要打印机和电脑,先在电脑上建模,接着通过特殊打印机把模型打印出来,打印出来的模型和电脑上的完全一样,那么,这里涉及到的就是打印墨水(材料),真实建模的材料会根据模型的特点来定,比如说要打印一个手机壳,那么打印墨水就是金属或者塑料粉末。



  由于其具有很高的精确度及制作效率,3D打印正在被逐渐的广泛应用于各领域,如用于海军舰艇打印零件;用于航天科技打印仪器;用于医学领域打印器官模型;用于建筑领域打印房屋;用于汽车行业打印零件;用于电子行业打印笔记本电脑等等,是不是很不可思议?



  3D打印正在飞速发展,而打印墨水(材料)也成为了限制它发展的一个因素,全世界的科学家对打印材料的研究取得了大量的进展。



  最近,约翰内斯开普勒大学林茨分校的一组研究人员使用糖和明胶等可生物降解材料作为墨水来打印 3D 软机器人



  在过去的几年里,研究人员一直在开发软体机器人方面取得了进展,因其制造它们所使用的软材料而得名。这种机器人通常是为了模仿生活在水中的生物而创建的。研究人员相信,这项技术有朝一日会导致微型软机器人的发展,这些机器人可以在体内游动,以分配药物或修复受损组织。



  在大多数情况下,软机器人都是由不可生物降解的材料制成的,因为可生物降解的材料有局限性,包括在水中的溶解、成型和有限的使用寿命。



  在这项新的研究中,研究人员使用糖和明胶来制造类似果冻的物体凝胶,凝胶的弹性可拉伸至原始长度的六倍。添加其他材料使他们的作品不那么容易发霉(柠檬酸),并且在浸泡在水中(甘油)时更具弹性。他们现在已经尝试了各种配方,以创建可用于制作 3D 对象的墨水。



  为了使用他们创造的材料,他们将其加热到柔软的程度,使其可以通过打印喷嘴喷出,并在寒冷的房间中运行打印机,让墨水迅速凝固。



  为了测试他们的方法,该团队首先创建了一个按计划工作的软气动执行器,接着打印了与 LED 灯配合使用的可拉伸波导传感器。然后,他们将波导与执行器结合起来,创造出一个功能强大的软体机器人。接下来,他们将三个波导连接在一起,并将它们连接到一个按钮控制器上,然后该控制器可用于改变波导的变形程度。



这种材料可以多次重复利用,为未来软体机器人的3D打印奠定了可持续、零浪费的基础。


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