2021年7月12日
弗莱堡大学和斯图加特大学的研究人员开发了一种新工艺，用标准3d打印机生产可移动的、自我调节的材料系统。欧洲杯足球竞彩这些系统可以经历复杂的形状变化，在水分的影响下，以预先编程的方式收缩和扩张。
科学家们基于一种名为“空气马铃薯”(Dioscorea bulbifera)的攀缘植物的运动机制来模拟它们的发育过程。利用他们的新方法，该团队已经制造出了它的第一个原型:一种适合佩戴者的前臂支架，可以进一步开发用于医学应用。该过程由斯图加特大学计算设计与建造研究所(ICD)和建筑集群综合计算设计与建造(IntCDC)的Tiffany Cheng和Achim Menges教授合作开发，与弗莱堡大学(University of Freiburg)植物生物力学小组和Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems Cluster of Excellence 欧洲杯足球竞彩(livMatS)的Thomas Speck教授合作。研究人员在杂志上发表了他们的研究结果先进的科学欧洲杯线上买球．
4d打印定义了形状变化
3d打印已经成为一种广泛应用的制造工艺。它甚至可以用来生产智能材料和材料系统，在打印后保持运动状态，根据外部刺激(如光、温度或欧洲杯足球竞彩水分)自动改变形状。这种所谓的“4d打印”，可以通过刺激触发预先确定的形状变化，极大地扩展了材料系统的潜在应用。这些形状的变化是由于材料的化学组成，其中包括刺激响应聚合物。欧洲杯足球竞彩然而，到目前为止，用于生产这种材料系统的打印机和基础材料通常是欧洲杯足球竞彩高度专业化、定制化和昂贵的。
现在，使用标准的3d打印机，就有可能生产出能对湿度变化做出反应的材料系统。欧洲杯足球竞彩考虑到它们的结构，这些材料系统可以在整个系统或仅在个别部分欧洲杯足球竞彩发生形状变化。弗莱堡大学的研究人员和斯图加特结合多个肿胀和稳定层实现一个复杂的运动机制:一个螺旋结构,拉紧,展开“口袋”加压又可以放松自己当“口袋”发布和螺旋结构返回到打开状态。
自然运动机制转化为技术材料系统
在这个新的过程中，科学家们使用了一种来自大自然的机制:空气土豆通过对宿主植物的树干施加压力来爬树。为了做到这一点，植物首先松散地缠绕在树干上。然后它发芽的“托叶”，叶的基生分枝，增加了弯曲的茎和寄主植物之间的空间。这就在缠绕的空气土豆茎上产生了张力。为了模仿这些机制，研究人员构建了一个模块化的材料系统，通过构造它的层，使它可以向不同的方向和不同的程度弯曲，从而盘绕并形成螺旋结构。表面的“口袋”导致螺旋向外推，并承受张力，导致整个材料系统收缩。
“到目前为止，我们的工艺仍局限于对水分有反应的现有基础材料，”欧洲杯足球竞彩Achim孟说。“我们希望”,托马斯斑点补充说,“在未来，可以对其他刺激做出反应的廉价材料将用于3d打印，并可与我欧洲杯足球竞彩们的工艺一起使用。”
生活、适应性和能源自主材料系统集群(livMatS)欧洲杯足球竞彩
弗莱堡大学的生活、适应和能源自主材料系统集群(livMatS)的研究人员正在开发受自然启发的类似生命的材料系统。欧洲杯足球竞彩就像生活结构一样，它们能自主适应不同的环境因素，从环境中产生清洁能源，不受损害，也能自我修复。尽管如此，这些材料系统将是纯技术对象，欧洲杯足球竞彩因此它们可以使用合成方法生产，并在极端条件下部署。Thomas Speck是卓越集群演讲团队的成员。
原始出版物:
Cheng, T.， Thielen, M.， Poppinga, S.， taouni, Y.， Wood, D.， Steinberg, T.， Menges, A. & Speck, T.(2021)。仿生运动机制:自调整穿戴式系统的计算设计和4d打印。:先进的科学欧洲杯线上买球8(13): 2100411。DOI: 10.1002 / advs.202100411
来源:https://uni-freiburg.de/en/