Исследователи из Техасского университета в Арлингтоне (UTA) нашли способ создания синтетических 2D-материалов, которые могут трансформироваться в сложные 3D-формы. Эти материалы обладают способностью имитировать способ расширения и сжатия мягких тканей живых организмов. Таким образом, 2D-материалы могут выполнять сложные 3D-движения и функции. Программирование 2D-материалов для преобразования в 3D-формы становится парадигмой аддитивного производства. 2D-материалы - это тонкие листы материала. Эти материалы часто имеют толщину всего в один атом и имеют тенденцию быть очень гибкими и пористыми, а также жесткими и прочными. Например, графен - самый тонкий из известных 2D-материалов, он прочнее стали.

Исследовательскую группу возглавлял Кёнсук Юм, доцент кафедры материаловедения и инженерии. Юм прокомментировал этот проект, объяснив, что « в биологических системах существует множество трехмерных двухмерных материалов, и они выполняют различные функции ». Юм продолжил: «Биологические организмы часто достигают сложной трехмерной морфологии и движения мягких тонких тканей, пространственно контролируя их расширение и сокращение. Такие биологические процессы вдохновили нас на разработку метода программирования 2D-материалов с пространственно контролируемым ростом в плоскости для создания 3D-форм и движений ».

3D сканирование и печать модели автомобиля. (Источник: UTA)

Амирали Ноджооми, бывший аспирант Юм и автор статьи, расширил методологию команды: «Наш процесс 2D-печати позволяет одновременно печатать несколько 2D-материалов  с индивидуально настроенными дизайнами, и преобразовывать их по запросу и параллельно с запрограммированными 3D-структурами. С технологической точки зрения наш подход является масштабируемым, настраиваемым и развертываемым, и он потенциально может дополнять существующие методы 3D-печати». Используя этот метод и настольный 3D-сканер (NextEngine), исследовательская группа смогла успешно напечатать несколько деталей, включая модель автомобиля, показанную на рисунке выше.

Новые технологии, которые стали возможными благодаря открытию того, что 2D-материалы могут быть запрограммированы для преобразования в 3D-формы, будут иметь сильные последствия для развития мягкой робототехники, развертываемых систем и производства биомиметиков. 

Источник