程式設計人工水凝膠實現複雜三維運動

摘要： 據最新一期《自然·通訊》報道，美國德克薩斯大學阿靈頓分校（UTA）研究人員開發出一種新方法，可對二維（2D）水凝膠進行程式設計，使其以空間和時間可控的方式進行擴充套件和收縮，形成複雜的3D形狀，並實現運動。研究人員表示，該技術可能改變柔性工程系統或裝置的設計和製造方式，其潛在應用包...

UTA團隊使用溫度敏感、具有區域性擴張和收縮率的水凝膠，並利用數字光4D（3D加時間）列印方法對水凝膠進行空間程式設計，使其響應溫度變化膨脹或收縮。通過這種方法，研究人員可在一個步驟中同時列印多個3D結構，然後使用數學方法對結構的收縮和膨脹進行程式設計，形成3D形狀（如馬鞍狀、皺褶和錐體）及其方向。

研究人員還 開發 了基於模組化概念的設計規則，以建立更復雜的結構，包括具有程式設計順序運動的仿生結構，這使得形狀更為動態以便在空間中移動。研究人員還可控制結構改變形狀的速度，從而創建出更為複雜的類似於魚兒水中游的連續運動。

研究人員稱，與傳統的增材製造不同，數字光4D列印方法允許同時列印多個定製設計的3D結構。最重要的是，該方法非常快，列印時間不到60秒，因此具有高度可擴充套件性。UTA建立的可程式設計3D結構方法有望為生物機器人和組織工程開闢許多新途徑，該方法的應用速度和可擴充套件性將使其成為未來研究和應用開發的獨特工具。