Ученые использовали свет для удаленного управления искривлением пластиков

Специалисты университета Северной Каролины разработали методику, использующую свет, чтобы заставить двумерные пластиковые листы сворачиваться в трехмерные структуры, вроде сфер, чаш и трубок.

Методика основана на предыдущей работе той же команды, рассматривавшей самоскручивающиеся 3D-структуры. Ключевое преимущество нового способа в том, что, вместо контуров с острыми углами, вроде кубов, пластик собирается в округлые фигуры.

В рамках технологии используется современный струйный принтер, печатающий черные полосы на предварительно напряженных пластиковых листах. Материал затем режется на нужные шаблоны и помещается под источник инфракрасного света. Напечатанные линии поглощают больше тепла, чем остальное изделие. Это заставляет пластик нагреваться и сокращаться, что ведет к созданию трехмерных структур. Меняя ширину напечатанных полос, ученые смогли менять скорость скручивания материала. Теперь они пошли еще дальше.

«Контролируя количество полос и распределение чернил по поверхности, мы можем получать любое число изогнутых форм, — отметил профессор Майкл Дики, один из авторов. – В каждом случае используется одинаковое количество чернил. Разница только в их нанесении на пластик».

Специалисты признают, что и другие ученые уже создавали самоскручивающиеся материалы. Однако, они использовали для них мягкие вещества, вроде гидрогеля. Здесь же исследователям впервые удалось добиться подобного результата на термопластиках, отличающихся большей прочностью и жесткостью. Свойства делают материалы более привлекательными для таких процедур, как захват объекта.

«Структура также держит форму и после удаления источника света, — сказал Рассел Майлен, аспирант и соавтор работы. – Это – преимущество в сравнении с мягкими материалами, меняющими форму из-за растворителя. Здесь структура меняется, когда воздействие прекращается».

Исследователи также создали расчетную модель, предсказывающую, какую 3D-форму удастся получить из конкретного шаблона.

Работа опубликована в Soft Matter.