[前沿]4D打印能否与液态金属结合 实现智能打印吗?

2015-3-29 00:41| 发布者: smarter| 查看: 645| 评论: 0

将具有记忆功能的材料用作3D打印材料,实现了“3D打印时间”——即3D打印出来的物体随时间变化而发生变形。那么,3D打印能否与液体金属结合,实现真正智能的4D打印呢?大家可以放开思想大胆想象一下未来的情景。

     近日,“液态金属机器人”这个关键词异常火爆,原因是中国科学家研制出世界首台自主运动可变形液态金属机器,被被外媒形容为制造出“终结者”。据称自主运动可变形液态金属机器可在吞食少量物质(燃料)后以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。其实,关于液态金属机器的理论在2014年已由中国科学家证明理论上可行。(请点击下面链接进行详细阅读)

1、中国研制出世界首台自主运动可变形液态金属机器http://www.mogooto.com/portal.php?mod=view&aid=192
2、2014年7月中国液体金属新突破:“液态终结者”理论上可http://www.mogooto.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2004&page=1&extra=#pid3911



     这种具备自主运动(即无需外界驱动的自主运动),让人不禁想起前两年开始大热的3D打印之后提出的4D打印技术,它是2014年由麻省理工大学科学家提出,他将一根带有关节的3D打印复合材料长绳扔进水中,长绳便如变形金刚般神奇地自动变形为事先设计好的形状。为3D 打印的物体添加“时间”纬度,让物体变得拥有“记忆功能”,从而在特定条件刺激下可以自动组装为预先设定的形态,这便被称为“4D打印”。人们希望这一“自动组装”的技术未来可以改变制造业。(详细报道请前往http://www.mogooto.com/portal.php?mod=view&aid=153

       此前将具有记忆功能的材料用作3D打印材料,实现了“3D打印时间”——即3D打印出来的物体随时间变化而发生变形。那么,3D打印能否与液体金属结合,实现真正智能的4D打印呢?大家可以放开思想大胆想象一下未来的情景。


       
    4D打印技术所展现的强大魅力

     微尺度机器人(摘自网络)

    从上世纪90年代初开始,已经有一些富有想象力的科学家开始在讨论可编程物体了。不过直到2007年,可编程物体的研究才获得了快速发展。当时美国国防部资助了一项“可编程物体”的研究,目标是设计和建造微尺度级别的机器人,能够组合或变形为更大型的军用系统,如实体展示器或专用天线。研究人员将机器人缩小到毫米级尺度,差不多相当于一根铅笔的粗细。

    在几年时间内,他们已经成功地展示了体积微小的变形机器人。现在,科学家已经着手开发纳米级自主组装设备,可以用作生化传感器、电子设备,或是给药载体。科学家感兴趣的是如何实现可编程物体的尺度达到人体大小,在这一方面,4D打印无疑大派用场。同3D打印一样,4D打印也是通过逐层下料来构建物体。区别是,通过4D打印,可以制造出能在一定条件下改变外形或性质的物体。

    如何使用4D打印来建造不需要传统机器人结构(马达、电线和电子设备〕的机器。在美国麻省理工学院里,研究人员展示了大量成果,其中就包括一种利用特殊聚合物制成的蛇形物,能在注水后折叠出字母“MI”(麻省理工学院的英文缩写)的形状,这种聚合体还能自动从“MIT”自动变成“SAL”(自动组装实验室的英文缩写)的形状;还有一种平面结构,可以自行折叠成八面体;以及一种平圆盘,在接触水时会变成弯曲的折叠结构。而美国弗吉尼亚理工大学的威廉姆研究小组又向前迈进一步,他们将4D打印同纳米材料结合在一起。在打印出的物体中嵌入纳米材料,就可以制造出能在电磁波(可见光和紫外光)的作用下改变属性的多功能纳米复合材料。例如,利用会在不同光照条件下改变颜色的嵌入式纳米材料,在这类新材料的基础上,该研究小组开发出了全新的传感器,能够植入医疗设备,用于测量血压、胰岛素水平和其他医学指标的极限数值。

首件4D打印连衣裙问世耗费1.85万元,因为可以变形,身材无论胖瘦都可以穿着得体



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