3D печат на меки структури може обратимо да промени формата си в отговор на външни стимули, като топлина или електрически ток

3D печат на меки структури може обратимо да промени формата си в отговор на външни стимули, като топлина или електрически ток | ✅ Д-р Стоян Арнаудов - Ортопед | Травматолог ⭐️

Изследователи от университета Райс са разработили метод за 3D печат на меки структури, които могат обратимо да променят формата си в отговор на външни стимули, като топлина или електрически ток. Изследователите нарекоха своята техника „реактивен 4D печат“ и тя може да има потенциал за създаване на адаптивни биомедицински импланти, които могат да реагират на външни стимули за повишена терапевтична функционалност.

Меките роботизирани импланти имат значителен терапевтичен потенциал, тъй като те по-естествено се смесват с меките тъкани на тялото, отколкото твърдите импланти, и биха могли да взаимодействат и манипулират тъканите с по-малък риск от дразнене или увреждане. Меките роботи също представляват интерес за биомедицинските изследователи, тъй като тяхната гъвкавост означава, че те могат значително да променят формата си, което им позволява да изпълняват голямо разнообразие от терапевтични роли.

3D печат на меки структури може обратимо да промени формата си в отговор на външни стимули, като топлина или електрически ток | ✅ Д-р Стоян Арнаудов - Ортопед | Травматолог ⭐️

Досега обаче меките роботизирани импланти не могат да променят присъщата им конфигурация, а по-скоро могат да се огъват или да се изкривяват по друг начин, обикновено в отговор на активиране, медиирано от газ или течност. По-специално, концепцията за автономна конформационна промяна на формата след прилагането на външен стимул все още не е реализирана.

Това последно изследване може да промени това. Тези изследователи са разработили техника за 3D печат на меки структури, които могат да претърпят драстични промени във формата в отговор на различни стимули, включително стрес, топлина и електрически ток. Техниката може да осигури допълнителна гъвкавост за имплантираните меки роботи и да отключи нова функционалност.

„Тези материали, след като бъдат произведени, ще променят формата си автономно“, каза Рафаел Вердуско, изследовател, участващ в изследването. „Имахме нужда от метод за контрол и дефиниране на тази промяна на формата. Нашата проста идея беше да използваме множество реакции последователно, за да отпечатаме материала и след това да диктуваме как той ще промени формата си. Вместо да се опитваме да направим всичко това в една стъпка, нашият подход дава по-голяма гъвкавост при контролиране на първоначалните и крайните форми и също така ни позволява да отпечатваме сложни структури. “

3D печат на меки структури може обратимо да промени формата си в отговор на външни стимули, като топлина или електрически ток | ✅ Д-р Стоян Арнаудов - Ортопед | Травматолог ⭐️

Техниката разчита на отпечатване на материала с един набор от химически връзки, които диктуват първоначалната му форма. След това се въвежда втори набор от химически връзки чрез физическо манипулиране на обекта и използване на UV светлина за излекуването му, докато е в това променено състояние, образувайки втори набор от химически връзки. След това обектът може да премине между тези две форми при прилагане на топлина, електрически ток или механично напрежение.

„Имаше много параметри, които трябваше да оптимизираме – от използваните разтворители и катализатор, до степента на набъбване и формулата на мастилото – за да позволят на мастилото да се втвърди достатъчно бързо, за да се отпечата, като същевременно не възпрепятства задействането на желаната крайна форма“, каза Морган Барнс, друг изследовател, участващ в проекта. „Бъдещата работа допълнително ще оптимизира формулата за печат и ще използва техники за печат с помощта на скеле, за да създаде изпълнителни механизми, които преминават между две различни сложни форми. Това отваря вратата за отпечатване на мека роботика, която може да плува като медуза, да скача като щурец или да транспортира течности като сърцето. “

Вижте видео за техниката по-долу.

Извор Приложни материали и интерфейси: Реактивен 3D печат на програмируеми течнокристални еластомерни задвижващи механизми

Чрез: Райс университет