Вода и время превратили 3D-печать в 4D
Исследователи из Гарвардского университета разработали методику 4D-печати объектов, где в роли четвертого измерения выступает время. Для того, чтобы 3D-печатные объекты изменили свою форму, их достаточно погрузить в воду. Исследование опубликовано в Nature Materials.
Для четырехмерной печати ученые использовали специальные чернила из гидрогеля с добавлением волокон целлюлозы. Перед печатью объекта проводится математическое моделирование поведения волокон, что позволяет точно определить структуру объекта при печати и порядок нанесения слоев чернил.
Такой подход позволяет получить точно предсказанное изменение формы уже напечатанного объекта при погружении в воду. По словам исследователей, аналогичные механизмы заранее запрограммированного расширения материалов встречаются и в природе — например, таким образом раскрываются и закрываются цветы и шишки.
В опубликованном видео исследователи продемонстрировали один из подобных объектов. Напечатанный на 3D-принтере цветок орхидеи при погружении в воду начинает «распускаться» и части объекта начинают разворачиваться по заранее запрограммированным траекториям.
Программируемые материалы представляют интерес для ученых в разных сферах, поскольку позволяют создавать структуры, части которых будут двигаться в определенных условиях и строго в соответствии с заранее заданной программой. Подобные технологии можно применять в том числе для создания самостоятельно собирающихся роботов, как это сделали исследователи из Массачусетского технологического института и Мюнхенского технического университета. Их оригами-робот прошел полный «жизненный цикл» с самосборкой, удаленным управлением и последующим растворением в ацетоне.
Узнайте, как число ученых зависит от финансирования
В России сегодня отмечают День науки, но тех, кого нужно поздравлять с этим праздником, все меньше и меньше — с 2000 года занятых в науке стало меньше почти на 180 тысяч человек, и сегодня исследованиями и разработками в стране занимаются чуть более 700 тысяч человек. Последние годы затраты на науку в России оставались на уровне 1—1,1 процента ВВП. Это существенно меньше, чем расходы других развитых стран, скажем, Израиль тратит на науку 4,3 процента ВВП, Германия — 2,9 процента, США — 2,7 процента.Мы предлагаем вам попробовать себя в роли доброго (или злого) волшебника: выберите, какую долю ВВП России вы согласны потратить на науку, и наш калькулятор предскажет, сколько в этом случае будет ученых в нашей стране. А если вы хотите узнать, как это делают социологи, читайте этот блог.