更新时间：2024-03-30 03:46作者：小乐
来源：科技日报
据最新期刊《自然·通信》 报道，德克萨斯大学阿灵顿分校(UTA) 的研究人员开发了一种新方法，可以对二维(2D) 水凝胶进行编程，使其在空间和时间上移动。以受控方式膨胀和收缩，形成复杂的3D 形状并实现运动。
研究人员表示，这项技术可能会改变柔性工程系统或设备的设计和制造方式，潜在的应用包括仿生软机器人、人造肌肉（可以根据人体肌肉等外部信号改变形状或移动的柔性材料）和可编程物质。
UTA团队使用具有局部膨胀和收缩率的温度敏感水凝胶，并使用数字光4D（3D加时间）打印方法对水凝胶进行空间编程，以响应温度变化而膨胀或收缩。通过这种方法，研究人员可以一步同时打印多个3D 结构，然后使用数学方法对结构的收缩和膨胀进行编程，以形成3D 形状（例如鞍形、皱纹和锥体）及其方向。
研究人员还开发了基于模块化概念的设计规则，以创建更复杂的结构，包括具有编程顺序运动的仿生结构，这使得形状更加动态，以便在空间中移动。研究人员还可以控制结构改变形状的速度，从而产生更复杂、连续的运动，类似于鱼在水中游动的运动。
研究人员表示，与传统增材制造不同，数字光4D打印方法允许同时打印多个定制设计的3D结构。最重要的是，该方法速度非常快，打印时间不到60 秒，因此具有高度可扩展性。 UTA创建的可编程3D结构方法有望为生物机器人和组织工程开辟许多新途径，该方法的速度和可扩展性将使其成为未来研究和应用开发的独特工具。