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来源：材料科技在线|
发表时间：2018-09-19
点击：13027
德克萨斯大学阿灵顿分校的科学家最近在《自然通讯》上公布的最新研究成果或为此提供解决方案。
德克萨斯大学材料科学与工程系助理教授Kyungsuk Yum和他的博士生Amirali Nojoomi开发了一种新方法，可以对2D水凝胶进行编程，使其在特定的时间和空间伸展和收缩它们的表面，创建出复杂的3D形状，并实现运动。
这种方法可能会改变柔性工程系统或设备的设计和制造方式。其潜在应用包括仿生柔性机器人、人造肌肉（可以像人体肌肉那样对外部信号做出反应）以及可编程物质。
“我们研究了生物有机体如何使用连续可变的软组织（如肌肉）来变形和移动，并以此来创建动态3D结构。” ——Kyungsuk Yum
他们团队使用温度敏感、局部扩张和收缩的水凝胶，并采用数字光4D印刷技术（3D加时间）对水凝胶进行空间编程，使其响应温度变化而膨胀或者收缩。
这种技术可以在一个步骤中同时打印多个3D结构。然后，使用数学方法对结构的收缩和膨胀进行编程，从而形成马鞍形、褶皱形或圆锥形等三维形状。
研究人员还建立了基于模块化概念的设计规则，以创造出更多的复杂结构，包括程序化运动的仿生结构。这使其形状更加动态以便在空间中移动。研究人员还可以操纵结构的变形速度，从而形成类似于鱼儿在水中游动的复杂连续运动。
“与传统的增材制造不同，我们的数字光4D打印方法可以同时打印多个设计的3D结构。最重要的是，我们的方法非常快，打印时间不到60秒，而且具有高度可扩展性。”——Kyungsuk Yum
Yum博士于9月12 日在《自然通讯》杂志上发表题为《Bio-inspired 3D structures with programmable morphologies and motions》的论文。
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