美国德克萨斯大学阿灵顿分校:编程人工水凝胶实现复杂三维运动
2018-09-18 来源:科技日报
据最新一期《Nature Communications》报道,美国德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA)研究人员开发出一种新方法,可对二维(2D)水凝胶进行编程,使其以空间和时间可控的方式进行扩展和收缩,形成复杂的3D形状,并实现运动。
研究人员表示,该技术可能改变柔性工程系统或设备的设计和制造方式,其潜在应用包括仿生柔性机器人、人造肌肉(柔性材料可改变其形状或像人体肌肉那样响应外部信号而移动)以及可编程的物质。
UTA团队使用温度敏感、具有局部扩张和收缩率的水凝胶,并利用数字光4D(3D加时间)打印方法对水凝胶进行空间编程,使其响应温度变化膨胀或收缩。通过这种方法,研究人员可在一个步骤中同时打印多个3D结构,然后使用数学方法对结构的收缩和膨胀进行编程,形成3D形状(如马鞍状、皱褶和锥体)及其方向。
研究人员还开发了基于模块化概念的设计规则,以创建更复杂的结构,包括具有编程顺序运动的仿生结构,这使得形状更为动态以便在空间中移动。研究人员还可控制结构改变形状的速度,从而创建出更为复杂的类似于鱼儿水中游的连续运动。
研究人员称,与传统的增材制造不同,数字光4D打印方法允许同时打印多个定制设计的3D结构。最重要的是,该方法非常快,打印时间不到60秒,因此具有高度可扩展性。UTA创建的可编程3D结构方法有望为生物机器人和组织工程开辟许多新途径,该方法的应用速度和可扩展性将使其成为未来研究和应用开发的独特工具。
版权与免责声明:本网页的内容由中国聚合物网收集互联网上发布的信息整理获得。目的在于传递信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:info@polymer.cn。未经本网同意不得全文转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。
(责任编辑:xu)
相关新闻
- 陕西师范大学杨鹏、陶菲团队 Matter 综述:利用蛋白质构象动态解锁超分子材料可编程组装 2026-10-27
- 中国科大龚兴龙教授团队《PNAS》:仿生非对称设计实现磁控可编程力-热防护 2026-10-24
- 华南理工大学张安强教授团队 Macromolecules:基于可编程离子氢键聚集体的聚硅氧烷超分子弹性体 2026-10-16
- 大连工业大学王艳团队 Nat. Commun.:借鉴热塑性加工逻辑 - 精准取向结晶构筑超高强耐海水水凝胶 2026-11-09
- 广西大学李冬冬、中科院化学所赵宁团队 Angew:含动态S-S键的可复用、高强韧水凝胶构筑一体化SEI/凝胶界面 - 实现长寿命锌碘电池 2026-10-29
- 太原理工大学张虎林教授 Nano Lett.:热电水凝胶智能鞋垫实现足底高危人群健康监测与步态识别 2026-10-22