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麻省理工学院科学家们研发了一种"4D材料":可以变形成人脸 ...

发布者: 云文章 | 发布时间: 2021-5-10 09:30| 查看数: 4038| 评论数: 0|帖子模式

据arstechnica报道,3D打印的下一个重要技术可能就是所谓的“4D材料”,这种材料使用相同的制造技术,但其设计目的是随着时间的推移而变形,以响应环境的变化,如湿度和温度。目前,麻省理工学院的科学家们成功地制造出了平面结构,这种结构可以转变成比以前更复杂的结构,包括人脸。

格子结构最初是平面,在改变了周围的温度之后,变成了人脸的轮廓

据介绍,麻省理工学院的机械工程师维姆 · 范 · 里斯设计了一种理论方法,可以将一块薄薄的平面结构变成更复杂的形状,比如球体、圆顶或人脸。范 · 里斯表示,“我的目标是从一个实现的复杂的3d形状开始,比如人脸。而如何对一种材料进行编程实现效果,这是一个逆向设计的问题。”

现实世界中的大多数材料的伸缩都是有极限的,当试图用一个平面转变为复杂的形状都会产生一定的问题。比如用纸张包裹足球,那么的侧面和底部就会有褶皱。

为了解决这个问题,范·里斯和他的同事决定使用网格状的网格结构。他们用一种橡胶材料制成晶格,这种材料在温度升高时会膨胀。晶格中的缝隙使材料更容易适应其表面积的特别大的变化。麻省理工学院的研究小组创建了一张虚拟图,显示了平面需要弯曲多少才能重新构成一张脸。然后,他们设计了一种算法,将其转换成网格中肋骨的模式。

这种变形材料有一天可能被用来制作帐篷,只要改变温度(或其他环境条件),帐篷就可以自行展开和膨胀。其他潜在用途包括可变形望远镜镜片、支架、人工组织支架和软机器人。范里斯还表示:“我希望这种技术能应用到机器人水母身上,比如,当我们把它放入水中时,它能改变形状游动。”

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