Исследователи из Пусанского национального университета в Южной Корее разработали первые чернила на основе смектического жидкокристаллического эластомера, пригодные для 3D-печати, способные изменять молекулярную ориентацию во время печати, что позволяет одной напечатанной нити либо удлиняться, либо сжиматься при нагревании. Исследование, проведенное профессором Сук-кюном Аном из Школы химической инженерии университета, было опубликовано в журнале Nature Communications 10 июля 2026 года.

Традиционная экструзионная 3D-печать фиксирует молекулы внутри каждой нити в одной ориентации, что означает, что каждый напечатанный сегмент может двигаться только в одном направлении. Новые чернила полностью обходят это ограничение. Регулируя скорость печати или температуру, исследователи могут менять ориентацию молекул между двумя перпендикулярными направлениями в одной и той же нити, определяя, будет ли она сжиматься или увеличиваться в размерах при нагревании.

«Наша работа впервые демонстрирует переключение молекулярной ориентации между двумя ортогональными направлениями с помощью одной и той же смектической жидкокристаллической чернильной смеси, пригодной для 3D-печати, просто путем регулирования скорости и температуры печати», — сказал профессор Ан.

Исследовательская группа использовала метод прямой печати чернилами в сочетании с реологическими измерениями, широкоугловым рентгеновским рассеянием и моделированием молекулярной динамики, чтобы точно определить механизм, управляющий переключением выравнивания. Затем они напечатали двух- и трехмерные структуры, включая решетки, изогнутые поверхности и переключаемые топографии поверхности. Материалы выдержали многократные циклы нагревания и охлаждения без потери характеристик. В исследовании также приняли участие сотрудники Национальной лаборатории Ок-Ридж в США.

Профессор Ан перечислил мягкие роботизированные приводы и искусственные мышцы, перестраиваемые поверхности для тактильных дисплеев и адаптивные текстуры, регулирующие аэродинамическое сопротивление, в качестве потенциальных областей применения в реальном мире. Также рассматриваются носимые устройства и малоинвазивные медицинские инструменты, меняющие форму по требованию.

Исследование проводилось в лабораторных условиях с использованием одной смектической композиции жидкокристаллического эластомера. Необходимы дальнейшие исследования для распространения этого подхода на другие материалы и крупномасштабного производства. «В течение следующих 5–10 лет эта работа может помочь объектам, напечатанным на 3D-принтере, выйти за рамки простого сохранения фиксированной формы. Вместо этого они смогут активно изменять форму и выполнять определенные функции», — добавил профессор Ан.

Источник