Comme la technologie d'impression en 3-D est devenue une technologie de fabrication traditionnelle, des chercheurs industriels et universitaires ont travaillé sur une structure imprimable pliée de façon autodestructrice en formes tridimensionnelles utiles lorsqu'elles sont chauffées ou immergées dans l'eau.
Des chercheurs du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du Massachusetts Institute of Technology (CSAIL) ont signalé un certain nombre de nouvelles découvertes dans un article publié dans American Society of Chemical Society Journal of Applied Materials and Interfaces: Déployé pour commencer à replier sa propre structure imprimable.
L'un des principaux avantages d'un dispositif qui peut être plié sans stimulus externe est qu'ils peuvent être appliqués à plus de matériaux et de structures plus fines, ont indiqué les chercheurs.
Une nouvelle structure imprimable qui commence à se replier sur la plate-forme d'impression. Source: Massachusetts Institute of Technology
Subramanian Sundaram, un étudiant diplômé du génie électrique et de l'informatique du Massachusetts Institute of Technology, a déclaré: «Si les gens veulent ajouter des composants électroniques imprimés, ils utilisent généralement des matières organiques car la plupart des composants électroniques imprimés dépendent de matériaux organiques Cependant, ces matériaux sont habituellement très sensibles à l'humidité et à la température. Par conséquent, si vous avez besoin de plier ces composants électroniques, vous ne voulez pas les immerger dans l'eau ou les chauffer, car ces opérations réduiront significativement la performance des appareils électroniques. '
Pour illustrer cette idée, les chercheurs ont construit un prototype d'un dispositif imprimable auto-pliable, qui comprenait un conducteur électrique et un «pixel» polymère transparent de transparent à opaque lorsque la tension a été appliquée. L'appareil était Sundaram et ses collègues plus tôt cette année L'annonce de la déformation du «scarabée imprimable» commence à ressembler à la lettre «H». Cependant, chacune des jambes de H est pliée dans deux directions différentes à la racine et au milieu, formant une forme de table.
Afin de montrer qu'ils peuvent contrôler précisément l'angle de pliage des articulations, les chercheurs ont également fait plusieurs versions différentes des mêmes charnières de forme de base, dans lesquelles ils ont été forcés de redresser les charnières en fixant les charnières à la charge, et lorsque la charge était Lorsqu'elle est enlevée, la charnière revient à son pli d'origine.
On s'attend à ce que, à court terme, la technologie permettra la fabrication de capteurs, d'écrans ou d'antennes, et la fonctionnalité résultante du produit dépendra de leur forme tridimensionnelle. À long terme, les chercheurs pensent qu'il est également possible de fabriquer des robots imprimables.
Sundaram a rejoint l'instructeur Wojciech Matusik, professeur agrégé d'ingénierie électrique et d'informatique (EECS) au Massachusetts Institute of Technology. Marc Baldo est également professeur agrégé à EECS, spécialisé dans la recherche en électronique organique, David Kim est Matt Ryan Hayward est professeur de science et d'ingénierie en polymère à l'Université du Massachusetts Amherst.
Stress release
Les chercheurs La clé de cette conception est un nouveau type de matériau d'encre d'imprimante qui doit être développé après la solidification, et cette fonctionnalité est inhabituelle. La plupart des matériaux d'encre de l'imprimante se réduisent légèrement lorsqu'ils sont guéri, ce qui est souvent requis par le concepteur Les restrictions techniques sur le.
L'équipement d'impression est généralement stratifié et, dans le prototype d'impression, les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont déposé le matériau étendu à l'emplacement exact des couches supérieures ou inférieures et la couche inférieure adhère légèrement à la plate-forme de l'imprimante et son adhésion Cependant, si le dispositif fini est détaché de la plate-forme, il suffit de maintenir l'appareil à plat lorsqu'il est assemblé en couches, le joint fabriqué à partir du nouveau matériau commencera à se dilater et à plier l'appareil dans le sens inverse.
Comme pour de nombreuses avancées technologiques antérieures, la découverte de ce nouveau matériel est une surprise inattendue pour les chercheurs en informatique et les laboratoires d'intelligence artificielle.Martrick Computer Manufacturing Group utilise la plupart du matériel d'impression composé de combinaisons de polymères Les macromolécules sont constituées de composants ou de monomères monomoléculaires enchaînés, et les méthodes de mélange de ces composants sont une méthode pour créer des encres d'imprimante avec des propriétés physiques spécifiques.
chercheurs Informatique et Laboratoire d'intelligence artificielle dans le processus d'essayer de développer une production plus souple d'encres d'imprimerie, a accidentellement frappé une légère expansion après l'encre durcissement. Ils ont immédiatement reconnu l'expansion potentielle du polymère, et a commencé à essayer un mélange de La recette est modifiée jusqu'à trouver une recette permettant de créer une articulation suffisamment étendue qui peut plier l'impression.
Pourquoi est-ce?
La contribution de Hayward à cet article est d'aider l'équipe du Massachusetts Institute of Technology à expliquer l'expansion du matériau, ce qui entraîne l'expansion la plus intense de l'encre, y compris plusieurs chaînes moléculaires longues et une chaîne moléculaire très courte, composée d'acrylate d'isooctyle d'acide monoacrylique. Lorsque l'encre est exposée à des ultraviolets ou "durcies" (typiquement utilisées pour l'impression 3-D pour durcir le matériau en tant que matériau déposé en liquide), le contact des molécules à longue chaîne aboutit à un plexus moléculaire moléculaire entrelacé.
Les plantes telles que le chèvrefeuille (Impatiens, ne me touchent pas) utilisent intelligemment une pression pour disperser l'éjection de graines. L'usine stocke de l'énergie dans sa gousse de graines en contrôlant l'hydratation tissulaire sous forme de pression interne. S Sundaram et ses collègues ont démontré l'utilisation de l'impression en 3D pour produire des composites à électrons plats avec des contraintes résiduelles régionales spécifiques. Source: Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts, Massachusetts Institut polytechnique
Lorsqu'une autre couche de matériau est déposée sur le dessus de la première couche, la chaîne courte de l'acrylate d'isooctyle est suspendue au sommet et la couche liquide s'écoule dans une couche inférieure, plus rigide, où elles sont associées à des chaînes plus longues Pour exercer une force prolongée, qui a une résistance temporaire à l'adhérence de la plate-forme d'impression.
Les chercheurs espèrent que les raisons de l'expansion du matériel peuvent être une compréhension plus théorique, afin qu'ils puissent être basés sur des applications spécifiques à la conception de matériaux, y compris de nombreux polymères imprimés durcissant sera 1% -3% rétrécir le matériau typique.
"Ce travail est passionnant car il offre un moyen de créer des appareils électroniques fonctionnels sur des objets tridimensionnels", explique Michael Dickey, professeur d'ingénierie chimique à North Carolina State University. "Souvent, le traitement électronique se fait sur un avion 2D, Une surface plane, qui fournit un procédé de création d'un dispositif électronique sur une surface 2-D à l'aide d'une technique planaire plus conventionnelle puis en la transformant en une forme 3-D tout en maintenant la fonction du composant électronique, La manière ingénieuse de générer du stress dans le matériau pendant le processus d'impression.