來源：科技日報

據(jù)最新期刊《自然·通信》 報道，德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校(UTA) 的研究人員開發(fā)了一種新方法，可以對二維(2D) 水凝膠進(jìn)行編程，使其在空間和時間上移動。以受控方式膨脹和收縮，形成復(fù)雜的3D 形狀并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)可能會改變?nèi)嵝怨こ滔到y(tǒng)或設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方式，潛在的應(yīng)用包括仿生軟機(jī)器人、人造肌肉（可以根據(jù)人體肌肉等外部信號改變形狀或移動的柔性材料）和可編程物質(zhì)。

UTA團(tuán)隊(duì)使用具有局部膨脹和收縮率的溫度敏感水凝膠，并使用數(shù)字光4D（3D加時間）打印方法對水凝膠進(jìn)行空間編程，以響應(yīng)溫度變化而膨脹或收縮。通過這種方法，研究人員可以一步同時打印多個3D 結(jié)構(gòu)，然后使用數(shù)學(xué)方法對結(jié)構(gòu)的收縮和膨脹進(jìn)行編程，以形成3D 形狀（例如鞍形、皺紋和錐體）及其方向。

研究人員還開發(fā)了基于模塊化概念的設(shè)計(jì)規(guī)則，以創(chuàng)建更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括具有編程順序運(yùn)動的仿生結(jié)構(gòu)，這使得形狀更加動態(tài)，以便在空間中移動。研究人員還可以控制結(jié)構(gòu)改變形狀的速度，從而產(chǎn)生更復(fù)雜、連續(xù)的運(yùn)動，類似于魚在水中游動的運(yùn)動。

研究人員表示，與傳統(tǒng)增材制造不同，數(shù)字光4D打印方法允許同時打印多個定制設(shè)計(jì)的3D結(jié)構(gòu)。最重要的是，該方法速度非?？?，打印時間不到60 秒，因此具有高度可擴(kuò)展性。 UTA創(chuàng)建的可編程3D結(jié)構(gòu)方法有望為生物機(jī)器人和組織工程開辟許多新途徑，該方法的速度和可擴(kuò)展性將使其成為未來研究和應(yīng)用開發(fā)的獨(dú)特工具。