3D列印的智能凝膠在光線下會改變形狀

2021-01-08 科技報告與資訊

受墨魚、章魚和魷魚變色皮膚的啟發,羅格斯大學的工程師們製造了一種3D列印的智能凝膠,這種凝膠在光照下會改變形狀,變成 "人造肌肉",可應用於軍事迷彩、軟體機器人和柔性顯示器。還開發了一種3D列印的彈性材料,可以在光線變化時顯示出顏色。研究成果發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》雜誌上。

他們的發明是受頭足類動物(如墨魚、章魚和烏賊)改變其皮膚顏色和質地來進行偽裝的行為啟發的。頭足類動物時通過皮膚中成千上萬的變色細胞(稱為染色體)來實現變色的。

羅格斯大學的研究人員開發了一種3D列印的水凝膠,也就是智能凝膠,可以感知光線並相應地改變形狀。水凝膠儘管含有水,但仍能保持其形狀並保持固態,像果凍、尿布和隱形眼鏡中都有用到水凝膠。

進一步的,研究人員在水凝膠中加入了一種感光納米材料,使其變成了一種 "人造肌肉",可以隨著光線的變化而收縮。光感智能凝膠與3D列印的彈性材料相結合,會改變顏色,從而產生偽裝效果。

後續,研究人員將提高該技術的靈敏度、響應時間、可擴展性、包裝和耐久性。

現在的顯示屏都是剛性的,如果將上述智能凝膠應用到顯示屏上,那麼顯示屏就可以是任何你想要的形狀,並且可以與任何3D表面貼合。

論文標題為《Multimaterial Printing for Cephalopod-Inspired Light-Responsive Artificial Chromatophores》。

相關焦點

  • 微量金納米粒子的神奇效果,3D列印變色杯會隨著光線改變顏色
    這種塑料杯的顏色,在不同的光照條件下可以發生神奇的變色現象,是因為杯體中已經添加了金納米粒子。3d列印的高腳杯是二向色的,意思是它在不同的光線下會改變顏色。視頻顯示,當光線通過杯子時,杯子會從透明的紫色變成不透明的棕色。幾個世紀以來,納米顆粒一直被用來給材料著色,儘管工匠們不知道為什麼它們會有這樣的光學效果。
  • 哈佛碩博胡宇航:3D列印形狀記憶雙網絡水凝膠變形章魚/手抓器
    過去,雙重網絡(DN)方案已被證明是一種改善水凝膠機械性能的可靠方法。儘管之前已經實現了DN水凝膠的3D列印,但到目前為止尚未實現3D可列印的形狀記憶DN水凝膠。PAAm網絡是共價交聯的,並負責永久形狀,而明膠網絡具有熱可逆的交聯,並負責固定臨時形狀。DN水凝膠的斷裂韌性是單網絡明膠或PAAm水凝膠的3至7倍,在拉伸作用下可固定為其原始長度的300%,在壓縮條件下可固定為其原始厚度的10%。調整了墨水成分以實現最佳印刷質量和形狀記憶性能。
  • 巴西聖保羅大學開發用於3D列印食品的水凝膠
    近日,巴西聖保羅大學路易斯·德·奎羅斯學院(ESALQ-USP)研究人員與合作者,開發了以變性澱粉為基礎的水凝膠,用作3D列印食品的「墨水」。研究人員生產的第一批凝膠是以木薯澱粉為基礎的。據該項目負責人、ESALQ-USP教授Pedro Esteves Duarte Augusto說,通過改變臭氧濃度、溫度和時間,研究人員能夠獲得具有不同性質的凝膠用於3D列印,並且這類凝膠能保持列印結構的形狀,而不會流動或失去水分。
  • 3D列印微型二氧化矽氣凝膠
    【增材製造的過程】 作者將粒徑尺寸為4–20 μm的二氧化矽氣凝膠顆粒加入到二氧化矽/1-戊醇的溶膠中,形成漿料,然後通過3D列印製備了小型的二氧化矽氣凝膠材料。戊醇的蒸氣壓較小(20 oC下是水的1/18),避免了氣凝膠在乾燥過程中表面的破壞。
  • 3d列印房子的弊端_3D列印食品的利弊
    3d列印房子的弊端   我國的3d列印房屋比國外起步晚,技術水平也不高,因此存在很多問題。那麼3d列印房屋的缺點有哪些呢?什麼是3d列印房屋呢?下邊就跟隨小編我們一起來看看!   3d複印房屋的缺點有什麼:   ①抗壓強度難題:房屋儘管能「複印」出去,但未必能抵禦受得了風吹雨打;   ②精密度難題:層次生產製造存有「樓梯效用」,各層儘管太薄,但仍會產生必須薄厚的「樓梯」,若將表層生產製造成圓弧狀,則會導致精密度上的誤差;   ③原材料局限:現階段3D複印機能夠應用原材料非常少,只能熟石膏、無機物顆粒料、光敏樹脂、塑膠等
  • 3D列印技術,只有你想不到 沒有它做不到
    當然是3d列印技術3d列印一切,3d列印未來。這話可不是瞎說的,而是已經證實了。那你就大錯特錯了,還有更厲害的,研究人員將3d列印技術與醫療相結合,運用於醫療,造福人類。西班牙領導的小組3d列印了一種水凝膠,該凝膠能夠模仿人類淋巴結行為,加速癌症患者中t細胞的產生,而t細胞具有殺死腫瘤細胞的能力,目前這項技術申請了專利,希望在不久的將來將其帶入醫院。
  • 王曉龍團隊實現超高強韌水凝膠3D列印—論文—科學網
    但目前,無論是化學交聯還是物理交聯3D列印水凝膠,因所製備的3D列印結構體在力學性能方面表現不佳致使其應用嚴重受限。因此,高強韌水凝膠3D列印對滿足實際應用需求具有重要意義,但仍是增材製造領域具有挑戰的前沿研究。 近期,中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室王曉龍研究員團隊通過構築雙物理交聯網絡策略實現了超高強韌水凝膠3D列印。
  • 《先進材料》軟機器人3D列印材料最新進展,水凝膠大旗扛扛!
    迄今為止,最廣泛使用的材料的水凝膠基軟機器人的製造是聚丙烯醯胺,聚(-isopropylacrylamide)(PNIPAM),透明質酸,脫乙醯殼多糖和藻酸鹽。鄭等印刷了由離子濃度變化觸發的基於多種材料的水凝膠致動器。致動器具有由兩種不同的水凝膠組成的雙層結構。當浸入濃鹽溶液中時,每種水凝膠的反應都不同。一種水凝膠收縮,而另一種則沒有改變其體積。
  • 科學家研發新型凝膠,用於3D列印定製食品
    打開APP 科學家研發新型凝膠,用於3D列印定製食品 cnBeta.COM 發表於 2020-12-07 14:12:22 根據一項最新發表的研究,巴西和法國的研究人員開發出了一種新型的澱粉基凝膠,可用於3D列印食品等。
  • 了解什麼是3D列印
    經常會看到報導,3D列印汽車,列印巧克力,列印房子,甚至於列印器官,那什麼是3D列印?1D是線,2D是面,3D是體,3D列印就是想辦法列印出立體的結構。用土豆做比喻很形象,我們家裡面吃土豆通常有4種辦法,土豆片、土豆絲、土豆丁甚至是土豆泥,那吃土豆是把土豆加工成片絲球粉4種形態,如果你把這4種方式反向組裝土豆的這個過程,那就是一個3D列印的過程,用片絲球粉反向疊加形成三維結構的過程,就可以稱之為3D列印,面投影光固化,DLP列印工藝就是在光敏樹脂中通過投影儀投影出一個面的形狀,有光的地方直接把樹脂固化,沒有光的地方仍還能夠保持是液態的樹脂
  • 3D列印高強度殼聚糖水凝膠支架
    近期EFL團隊設計了一種不需要有機溶劑的殼聚糖墨水,通過鹼/尿素水溶劑經過多次融凍循環來溶解殼聚糖,獲得殼聚糖水凝膠,該墨水具有獨特的溫致凝膠特性,使得其能夠使用埋入式高溫凝固浴方法進行列印。
  • 湖南大學:基於3D列印水凝膠用於柔性傳感及腦電信號的採集
    面投影微立體光刻3D列印技術(PμSL)可快速製造並成型任意形狀和定製設計的結構,為以水凝膠基質設計的柔性電子器件的製造提供了靈活性和簡便性。結合3D列印技術,並對水凝膠進行諸如超抗凍、超拉伸、導電等性能設計,在一定程度上拓寬了水凝膠的功能和應用範圍。
  • 東華大學《JMCA》3D列印石墨烯氣凝膠高面電容的可定製超級電容器
    3D列印技術為設計電極的可控宏觀結構帶來新的可能性。氧化石墨烯(GO)是3D列印氣凝膠在電化學應用中最常用的墨水材料,這歸因於GO墨水的剪切稀化流變行為和可調節的彈性模量。通過基於直接墨跡書寫(DIW)基於石墨烯的3D列印技術構造具有所需的微觀和宏觀結構電極是一種可行的策略。但目前為止,通過3D列印技術實現GO的可印刷性以及構造具有高導電性和機械強度的石墨烯基氣凝膠仍然是一個巨大的挑戰。
  • 水凝膠「新姿態」——智能螢光水凝膠
    刺激下的變形、變色水凝膠的骨架具有優異的可修飾性,內部三維空腔具有極大的包容性。因此,通過適當的設計,該材料能被賦予刺激響應性能,即在外界刺激下(溫度、光、pH等)產生形狀變換或顏色改變。智能螢光水凝膠如何色變?
  • 王曉龍/周峰《材料化學》3D列印超強韌性雙物理交聯殼聚糖水凝膠
    通過本地DPC策略,此方法不僅可以輕鬆實現水凝膠晶格,蜂窩和彈簧,還可以二次成型水凝膠對象,包括鯨魚,章魚和蝴蝶。將先進的3D列印技術與高性能水凝膠集成在一起,為在工程,智能機器和軟機器人中的廣泛實際應用提供了一種可行的策略。
  • 3d列印的主要缺點,是需要重新批量生產3d列印材料
    3d列印是快速成型技術的一種,有許多優點:減少加工產品尺寸和數量;大大降低成本;大幅縮短生產周期。這些優點不但得到了大量支持,而且也使它成為許多用途的基礎。但是,在施工過程中快速成型技術常常使人覺得困難。另一方面,也會出現以下現象:準備不足將導致實際列印的較大尺寸會小於設計要求。
  • 工程師開發變形噴嘴,可改變3D列印纖維方向
    打開APP 工程師開發變形噴嘴,可改變3D列印纖維方向 cnBeta.COM 發表於 2021-01-07 14:13:46 在
  • 3D列印的蛋清水凝膠勝過現有柔性電子材料
    江蘇雷射聯盟導讀:用於健康監測、物聯網系統、「隱形界面」和綠色能源採集的下一代可穿戴電子產品需要透明、無滯後、工業上可行且高度可拉伸的導電材料。由於相對分層和粘彈性,離子水凝膠的實際潛力受到明顯滯後和有限傳感範圍的挑戰。
  • 食物原料實現3D列印
    巴西聖保羅大學路易斯·德·奎羅斯學院(ESALQ-USP)研究人員與合作者,開發了以變性澱粉為基礎的水凝膠,用作3D列印食品的「墨水」。相關成果近日發表於《國際食品研究》。 「在過去的幾年裡,我們開發了不同的技術來修改澱粉,以獲得具有理想特性的凝膠,作為3D列印食品生產的『墨水』。」
  • 研究人員開發用於3D列印食品的原料
    在聖保羅研究基金會(FAPESP)的支持下,該項目的最新成果發表在《Food Research International》雜誌上。"在過去的幾年裡,我們開發了不同的技術來修改澱粉,並獲得具有理想特性的凝膠,以作為'墨水'通過3D列印生產食品,"ESALQ-USP的教授和該項目的首席研究員Pedro Esteves Duarte Augusto說。