4D-печать позволила создавать мягких роботов из серных отходов

Корейские ученые разработали первую технологию 4D-печати из промышленных отходов серы. С ее помощью можно создавать мягких роботов, которые автономно перемещаются в ответ на воздействие тепла, света и магнитных полей.

Программируемые по форме полимерные сетки, полученные из отходов элементарной серы, обладают большим потенциалом для различных применений, таких как 4D-печать и мягкая робототехника

Источник: Hanyang University

Ежегодно при переработке нефти в качестве побочного продукта образуются миллионы тонн элементарной серы, большая часть которой хранится или выбрасывается. Корейская исследовательская группа нашла способ превратить эти промышленные отходы в строительные блоки для самодвижущихся, полностью пригодных для вторичной переработки мягких роботов с помощью метода 4D-печати. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

При стандартной 3D-печати создаются статичные объекты. 4D-печать добавляет элемент времени, позволяя создавать структуры, которые меняют форму или поведение после печати под воздействием внешних факторов.

Команда исследователей сделала это возможным, создав новый класс полимеров, богатых серой, которые обладают свойствами памяти формы, определяемыми температурой их стеклования.

После печати эти структуры могут менять форму под воздействием тепла или света. Им не нужны двигатели или механические детали. Добавив 20% магнитных частиц, ученые создали композитных роботов размером меньше 1,5 см. Они могут свободно перемещаться, ориентируясь на внешние магнитные поля.

С помощью новой технологии ученые собрали различные модульные конструкции, имитирующие сложные архитектурные формы

Источник: Advanced Materials

Одна из особенностей этой технологии — способ соединения компонентов. Воздействие лазером ближнего инфракрасного диапазона в течение всего восьми секунд запускает реакцию химической сварки. Внутренние серные связи временно разрушаются и восстанавливаются в месте соединения. Таким образом, напечатанные детали скрепляются без использования клея.

Исследователи продемонстрировали потенциал своей технологии, собрав различные модульные конструкции, имитирующие сложные архитектурные формы. Среди них — миниатюрная версия знаменитого католического храма в Барселоне «Саграда Фамилия» и детальная модель стадиона с раздвижной крышей.

Каждая из этих конструкций была собрана из отдельных напечатанных блоков, которые по команде могут менять форму, демонстрируя точность, универсальность и динамические возможности метода 4D-печати.

Что важно: когда срок службы созданной конструкции подходит к концу, ее можно переплавить и использовать в качестве нового материала для печати без потери качества или объема. Это позволяет формировать замкнутую производственную систему с полной возможностью вторичной переработки, которая может значительно сократить количество отходов в современном производстве.

Ранее мы рассказывали, что роботов начали печатать сразу готовыми к работе.