Ученые из Университета штата Северная Каролина разработали технологию, которая позволяет последовательно складывать плоские полимерные листы в трехмерные структуры с помощью света лазера. Она может пригодится в областях, где необходимо минимизировать физический контакт с материалом, например в медицине. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Несмотря на то, что сегодня существуют материалы, которые способны деформироваться под внешним воздействием (например, материалы с эффектом памяти формы), исследователям все еще трудно заставить их менять свою форму последовательно. Современные технологии подразумевают либо воздействие на определенный участок (например, инфракрасным светом), либо соединение нескольких материалов, которые по-разному реагируют на стимул, что не всегда удобно или подразумевает сложный производственный процесс.

NC State University

Авторы новой статьи разработали более простую технологию. В своей работе исследователи использовали тонкие (0,3 миллиметра) термоусаживающиеся полимерные листы, которые меняют свою форму при нагреве. С помощью обычного принтера они напечатали цветные линии там, где, по задумке инженеров, должны были проходить складки. После листы с узорами подвергались воздействию лазера, который излучал свет определенной длины волны, например красный или синий. Благодаря тому, что пигменты разных цветов поглощают электромагнитное излучение неодинаково (например, зеленые чернила лучше всего поглощают красный свет), ученые смогли, последовательно меняя цвет лазера, нагреть распечатанные линии в определенном порядке. В местах, где проходили линии, материал сжался, таким образом сложившись в трехмерную фигуру.

Кроме того, ученые показали, что не обязательно менять цвет лазерного света. Смешав краски в определенных пропорциях, можно добиться того, что линии будут нагреваться с разной скоростью, и полимерные листы все равно будут складываться в заданном порядке. Также исследователи нанесли краски двух цветов на разные стороны листа и смогли его сначала согнуть, а потом разогнуть.

Поглощение света определенного цвета чернилами разных цветов. Ying Liu et al / Science Advances, 2017

В будущем технологию можно будет усовершенствовать, используя вместо чернил наночастицы, которые эффективно поглощают излучение с определенными длинами волн (включая и то, которое не попадает в видимый диапазон). Кроме того, в качестве основы, вероятно, можно будет взять и более плотные листы.

В прошлом году исследователи создали оригами-робота из высушенного кишечника свиньи, который самостоятельно собирается после попадания в желудок и управляется магнитным полем. Кроме того, ученые разработали похожего оригами-робота из поливинилхлорида, оригами-радиатор для охлаждения космических спутников, а также предложили использовать технику миура-ори для сложных объектов вроде хирургических стентов или предметов мебели.

Автор: Кристина Уласович