Адаптивні матеріали дозволять реалізувати технології "4D-друку"
Дослідники з Школи проектування Свансона університету Пітсбурга, Школи технічних і прикладних наук Гарвардського університету і університету Іллінойсу пропонують додати ще одне, четверте вимірювання до технології тривимірної друку. Завдяки цьому, виготовлені з допомогою такого процесу 4D-друку, предмети отримають масу нових функцій і можливостей за рахунок використання спеціальних адаптивних матеріалів, які змінюють свої властивості з часом під впливом різноманітних зовнішніх факторів. Уявіть собі захисне антикорозійне покриття для автомобіля, яке змінює свою структуру, реагуючи на високу вологість або на сіль, якою посипана зимова дорога. Уявіть солдатську уніформу, яка сама може змінити камуфляжне розфарбування і ефективніше захистити солдата при попаданнях в нього осколків або дії бойових отруйних хімічних речовин. А перераховувати всі дивовижні можливості, які надає технологія тривимірної друку адаптивними матеріалами, можна практично до безкінечності.
"Замість того, щоб виробляти предмети з "статичного" матеріалу, або матеріалу, який може змінювати свою форму, ми пропонуємо використовувати складні адаптивні матеріали, використання яких дозволить запрограмувати їх форму, властивості і функціональність в широких межах. Активуватися ці зміни будуть під впливом різних зовнішніх факторів, таких, як зміни освітленості, температури, вологості і навіть при механічних впливах" - розповідає Ганна К. Бэлэзс (Anna C. Balazs), одна з наукових керівників проекту, який проводиться завдяки гранту в розмірі 850 тисяч доларів, виданим Управлінням науково-дослідних розробок армії США.
"Об'єднавши наші можливості в області синтезу матеріалів, що реагують на зовнішні фактори, з високою точністю, з якою процеси тривимірної друку дозволяють створювати об'ємні предмети зі складними формами, і з можливістю точно визначити поведінку виробленого предмета в часі, ми закладаємо основу нової галузі, яку можна назвати тимчасової 3D-печаткою або просто 4D-печаткою".
Для створення матеріалів, здатних реагувати на різні зовнішні фактори, дослідники використовую широкий ряд чутливих наповнювачів. При цьому, наповнювачі не просто ретельно перемішуються з основою матеріалу. За допомогою технології високоточної тривимірної друку, основи матеріалу і набору наповнювачів створюються нано - та мікроструктури, наявність яких надає кінцевому матеріалу його надзвичайні властивості. Така технологія є абсолютно новим підходом, що дозволяє досить просто створювати різні види покриттів, "розумних" датчиків, вузлів різних конструкцій, тканин та інших предметів, які мають зовсім інші властивості, ніж звичайні предмети.
"Нові технології 4D-друку дозволять творити справжні чудеса. З їх допомогою, наприклад, можна створити тканину, яка буде змінювати своє забарвлення при змінах рівня освітленості. Зміни температури приведуть до змін коефіцієнта теплопровідності цієї тканини, а її структура зможе моментально "закам'яніти" при різкому ударі, захищаючи тіло людини, що носить одяг з такої тканини. Використання всіх переваг нового підходу можна буде створювати адаптивні матеріали, які одночасно будуть міцні і еластичні, гнучкі і міцні, маючи, при цьому, досить малою вагою. Саме така складна "функціональність" адаптивних матеріалів забезпечить технологій 4D-друку широку область застосування вже в недалекому майбутньому" - розповідає Ганна К. Бэлэзс.