Ученые из Техасского университета в Остине (США) разработали новую технологию 3D-печати, которая позволяет в одном объекте точно объединять участки с мягкими и твердыми свойствами. Работа, опубликованная в журнале Nature Materials, может найти применение в таких областях, как протезирование, носимая электроника и медицинские устройства.
Природа давно умеет гармонично совмещать материалы с разной жесткостью. Например, в колене твердая кость плавно переходит в эластичный хрящ и гибкие связки. Исследовательская группа под руководством химика Зака Пейджа стремилась воссоздать этот принцип в лаборатории, и им это удалось.
Одной из самых больших проблем при создании объектов с совершенно разными физическими свойствами является то, что материалы могут разрушаться на стыке. Например, резиновая подошва кроссовок со временем может отделиться от более мягкой сетчатой ткани над ней. Новый метод основан на специально разработанной жидкой смоле и системе двойного освещения. Под действием фиолетового света смола превращается в эластичный резиноподобный материал, а при воздействии ультрафиолета — в прочный и твердый пластик. Стык между этими зонами получается прочным и непрерывным.
Ученые продемонстрировали технологию, напечатав миниатюрную модель коленного сустава, где жесткая часть имитирует кость, гибкая — связки. В другом примере они объединили растягивающуюся подложку с твердой секцией, защищающей тонкий провод, — потенциальную основу для гибкой электроники. Скорость печати и качество объектов оказались выше, чем у аналогичных методов.
При этом настройка оборудования остается достаточно простой, что делает технологию доступной для лабораторий, клиник и исследовательских центров. Новый метод будет полезен при создании в том числе реалистичных хирургических моделей и разработки мягких роботов. Свет в этой системе выступает не просто как инструмент отверждения, а как тонко настроенный скульптор на молекулярном уровне.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новый минерал для зубных имплантов создают из урины.