荷蘭科學(xué)家利用折紙原理研發(fā)3D打印“智能”植入物的材料

幾何折疊是一門學(xué)科，它是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的一個探索方向，更是一種奇妙的藝術(shù)。在日常生活中，看似簡單的折紙，實則蘊含了深奧的幾何原理，通過對折紙原理用科學(xué)的方法進行分析，并解開其神秘的面紗，就能創(chuàng)造出不可思議的作品。

荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)和代爾夫特理工大學(xué)的研究團隊就在折紙原理中得到靈感并研發(fā)了會自動改變形狀的材料，用這種特殊材料3D打印的對象在外界環(huán)境的刺激下將自動發(fā)生形狀折疊。

微觀結(jié)構(gòu)和折疊形狀都是人為的

這項研究成果在實際應(yīng)用中的意義是用3D打印的方式制造“智能”植入物，植入物在人體溫度的刺激下將會自動發(fā)生折疊，這種可自動彎折的植入物能夠更好的促進細胞再生。

其中一位作者Amir Zadpoor博士表示，制造出功能性的人體組織是組織工程學(xué)領(lǐng)域的“圣杯” ，人們一旦實現(xiàn)這個目標，許多疾病的治療方式將得到顛覆，但是這一目標對能夠促進細胞生長和組織再生的多材料提出了更高要求，研究團隊的研究攻關(guān)重點也正是在這個領(lǐng)域。

在材料研發(fā)的過程中，不僅需要對材料表面的微觀納米圖案進行優(yōu)化，還需要對材料發(fā)生彎折后所形成的三維結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。微觀的納米圖案是研究團隊通過3D打印聚合物材料實現(xiàn)的，3D科學(xué)谷了解到，達到極細微的打印精度將有促進打印對象迅速恢復(fù)到原始形狀。而自動折疊所形成三維結(jié)構(gòu)就需要用到我們前面說的折紙原理了，視頻如下：

通過折紙程序研究人員為具有納米圖案的3D打印對象設(shè)定了發(fā)生折疊變形的客觀條件，溫度變化就是其中一種客觀條件，當打印對象暴露在較高的溫度環(huán)境下，它們就會自動折疊成三維的結(jié)構(gòu)。

那么，3D打印對象將被折疊成什么形狀呢？對于這一點，研究人員是心中有數(shù)的，通過折紙程序研究人員已為這些3D打印對象設(shè)定了改變后的形狀，包括：自動卷曲，自動扭曲，自動混動和起皺相結(jié)合。

研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在Materials Horizons 學(xué)術(shù)期刊中，論文題目為：Programming the shape-shifting of flat soft matter: from self-rolling/self-twisting materials to self-folding origami，請關(guān)注南極熊3d打印網(wǎng)。

來源：3d科學(xué)谷