Máy in 4D mới có thể định hình lại thế giới ta đang sống

Cập nhật, 22:05, Chủ Nhật, 15/04/2018 (GMT+7)

 

Vật liệu phản ứng in 3D được sử dụng để làm bông hoa ở những trạng thái khác nhau trong in 4D.
Vật liệu phản ứng in 3D được sử dụng để làm bông hoa ở những trạng thái khác nhau trong in 4D.

Các nhà khoa học cho biết, họ đã phát triển một máy in “siêu mạnh” có thể sắp xếp hợp lý việc tạo ra các cấu trúc tự lắp ráp có thể thay đổi hình dạng sau khi tiếp xúc với nhiệt và các kích thích khác.

Họ nói rằng công nghệ độc đáo này có thể đẩy nhanh việc sử dụng in 4 chiều trong ngành hàng không vũ trụ, y học và các ngành công nghiệp khác.

Các nhà nghiên cứu vừa giới thiệu công trình của họ tại triển lãm và hội nghị quốc gia lần thứ 255 của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS).

TS. H. Jerry Qi nói: “Chúng tôi đang ở trên đỉnh của việc tạo ra một thế hệ thiết bị mới có thể mở rộng ứng dụng thực tế cho việc in 3 chiều và in 4 chiều. Máy in nguyên mẫu của chúng tôi tích hợp nhiều tính năng có vẻ đơn giản và nhanh chóng các quy trình được sử dụng trong in 3 chiều truyền thống.

Do đó, chúng ta có thể sử dụng nhiều loại vật liệu để tạo thành các phần cứng và mềm cùng một lúc, kết hợp dây dẫn dẫn trực tiếp vào cấu trúc thay đổi hình dạng và cuối cùng là bước phát triển của một loạt các sản phẩm 4D có thể làm thay đổi thế giới của chúng ta”.

In 4D là một công nghệ mới nổi cho phép các thành phần in 3 chiều thay đổi hình dáng theo thời gian sau khi tiếp xúc với nhiệt, ánh sáng, độ ẩm và các tác nhân kích hoạt môi trường khác. Tuy nhiên, việc in 4 chiều vẫn còn nhiều thách thức, một phần vì nó thường đòi hỏi các bước sau chế biến phức tạp và tốn nhiều thời gian để lập trình cơ học cho từng bộ phận. Ngoài ra, nhiều máy in thương mại chỉ có thể in các cấu trúc 4 chiều bao gồm một vật liệu đơn lẻ.

Năm trước, Qi và các đồng nghiệp của ông tại Viện Công nghệ Georgia phối hợp với các nhà khoa học thuộc ĐH Công nghệ và Thiết kế Singapore đã sử dụng vật liệu composite được làm từ acrylic và epoxy cùng với máy in thương mại và một nguồn nhiệt để tạo ra các vật thể 4D, chẳng hạn như một bông hoa có thể đóng cánh hoa hoặc một ngôi sao biến thành một mái vòm.

Những vật này biến hình nhanh hơn 90% so với trước đây, vì các nhà khoa học kết hợp các bước lập trình cơ học tẻ nhạt trực tiếp vào quá trình in 3 chiều.

Trên cơ sở nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã cố gắng phát triển một máy in đa chức năng để giải quyết các thách thức in 4D khác và di chuyển công nghệ gần hơn với ứng dụng thực tiễn.

Máy mới này có thể kết hợp 4 kỹ thuật in khác nhau, bao gồm xịt, phun mực, viết mực trực tiếp và mô phỏng hóa lỏng kết hợp. Nó có thể xử lý vô số các vật liệu cứng và đàn hồi như: hydrogel, bạc dẫn xuất bằng bạc nano, chất dẻo, pha lê dạng lỏng và polymer nhớ hình dạng, hoặc SMP.

Các SMP, là những chất thông dụng nhất được sử dụng trong in 4 chiều, có thể được lập trình để “nhớ” một hình dạng và sau đó chuyển đổi nó khi nung nóng. Với công nghệ mới này, các nhà nghiên cứu có thể in các SMP chất lượng cao hơn có khả năng tạo ra những thay đổi phức tạp hơn trong quá khứ, mở ra nhiều ứng dụng và thiết kế 4 chiều.

HẢI HUỲNH (nguồn: TechXplore)