Ежегодно нефтяная промышленность производит избыток серы, и никто точно не знает, что с ней делать. Извлечение серы из сырой нефти требуется в соответствии с экологическими нормами, но её основное промышленное применение (производство серной кислоты) уже исчерпано. Только в 2024 году, по данным Геологической службы США, мировое производство достигло 85 миллионов метрических тонн. Команда из KRICT, Университета Ханьян и Университета Седжон в Южной Корее нашла решение: преобразование серы в полимер, пригодный для 4D-печати , для производства мягких роботов, способных двигаться, захватывать предметы и самовосстанавливаться.

Материал, получивший название PSN, представляет собой сетку поли(фениленполисульфида), которая до сих пор представляла собой препятствие для 3D-печати. ​​Его внутренняя структура была слишком плотно переплетена, чтобы должным образом проходить через экструдер . Команде удалось растянуть эту сетку настолько, чтобы печатать сложные геометрические формы, не теряя при этом свойств материала.

Схема кругового цикла 4D-печати с использованием PSN и его магнитной версии, MPSN. A) Процесс печати, формования, восстановления и переработки материала. B) Мягкие роботы в 1D, 2D и 3D, которые движутся в ответ на тепло, свет или магниты. (Авторы: JH Hwang, S. Won, JM Lee и др.)

В результате получается структура с эффектом памяти формы, реагирующая на тепло или свет, без необходимости использования двигателей, проводки или внешнего источника питания. Включив 20% железного порошка, они создали магнитную версию, на основе которой построили роботов размером менее одного сантиметра, реагирующих на внешнее магнитное поле. Роботы преодолевают препятствия, сбрасывают груз в определенную точку или высвобождают катализатор для запуска химической реакции, когда это необходимо.

Одна из наиболее примечательных особенностей исследования — система сборки. Применяя ближний инфракрасный лазер в течение восьми секунд, можно соединить две напечатанные детали без использования клея. Тепло разрушает и восстанавливает внутренние связи полимера, соединяя детали аналогично тому, как соединяются детали конструктора LEGO.

Кроме того, после того как деталь выполнила свою функцию, ее можно переплавить и изготовить заново. Сами исследователи описывают этот процесс как замкнутую систему, в которой материал непрерывно перерабатывается без образования дополнительных отходов.

Дон-Гюн Ким, один из руководителей проекта, отметил, что это первый задокументированный случай переработки промышленной серы в передовые роботизированные материалы, способные к автономному перемещению и даже полной переработке.

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials в ноябре 2025 года, решает сразу две проблемы. С одной стороны, оно рассматривает вопрос о том, что делать с постоянно накапливающимися промышленными отходами. С другой стороны, оно исследует способы производства деталей, способных изменять форму, без использования электроники или двигателей. Это пока лабораторная разработка, и еще предстоит выяснить, насколько этот процесс жизнеспособен в более крупных масштабах за пределами университетских условий, но логика печати, использования, плавления и повторной печати указывает на интересное направление для будущего 4D-печати. 

Источник