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  这种新技术不需要直接接触材料就可以创建各种形状的物体,比如立方体或金字塔

  据国外媒体11月14日报道,最近,美国北卡罗来纳州立大学的一个研究小组开发出一种简单的方法,仅仅使用光线就可以把二维(2D)模式转换成三维(3D)物体。

  关于此项研究成果的研究报告题为:《通过吸收光使聚合物薄片自动折叠》(Self-folding of polymer sheets using local light absorption),发表在11月10日的《软材料》杂志(journal Soft Matter)上。此项研究报告的合著者、北卡罗来纳州立大学的化学和生物分子工程学院的助理教授迈克尔迪基博士(Dr. Michael Dickey)说:“这是对现有材料的一个新的应用,并具有在快速、大批量制造工艺或包装方面的应用潜力。”

  其实这个过程非常简单。研究人员首先拿着一张预应力(pre-stressed )塑料薄片,把它放在传统的喷墨打印机上,在塑料薄片上打印出了粗体的黑线。然后放在热灯发出的红外光下,这张塑料薄片上的粗体黑线比其它地方吸收更多的光能量,使塑料收缩,形成绞链(用来连接两个固体,并允许两者之间做转动的机械装置),从而使塑料薄片自动折叠成??三维模型。研究人员称,这种技术可用于创建各种形状的物体,比如立方体或金字塔,而不需要直接接触材料。该技术还可与商业印刷技术合用,如丝网印刷、卷对卷印刷和喷墨印刷,不但廉价而且效率高,但本质上是2-D模式。

  研究人员通过设置黑线(或铰链)的宽度,改变每个铰链的折叠角度。例如,他们可以创建一个铰链折叠成90度的一个立方体,或一个铰链折叠成120度的一个金字??塔。铰链越宽,可折叠的角度越大,折叠得越快,因为有更多的表面积来吸收光能量。迪基说:“你也可以在材料的两面打印黑线,这样形成的铰链可在不同的方向折叠,这使您可以创建更复杂的结构。”

  研究人员对此还开发出一种计算机软件模型,解释该技术的原理和工作流程,获得了两个重要的发现:首先,铰链的表面温度必须比该材料的玻璃化转变温度(开始软化点)高;其次,热量必须集中在铰链部分,以快速和有效地折叠。如果该材料的所有部分都被加热到玻璃化转变温度,就不可能折叠。迪基说:“事实证明,它的工作原理也是出乎意料的好。”

  此项研究的部分科研经费由美国能源部提供。

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channelId 1 1 美科学家借助光线在2D模式下创造3D物体(图) 1 最近,美国北卡罗来纳州立大学的一个研究小组开发出一种简单的方法,仅仅使用光线就可以把二维模式转换成三维物体