在过去的15年中,在使用自折2D纸构建3D结构方面取得了一些进步。这项新的研究创造了迄今为止最复杂的结构。
科学家创造了3D形式,这是受到折纸艺术的启发。到目前为止,缺点一直是对简单形状的依赖,这阻碍了软机器人,仿生系统和机械元物质等领域中新应用的进步。亚博网站下载
由瑞安·海沃德(Ryan Hayward)领导的UMass Amherst研究团队现在提供了一种创新的方法,这可能会带来新的发现。他们的研究结果发表在2015年1月的高级材料上。亚博网站下载
海沃德说,“我们设计并实施了一种简单的方法,该方法包括将温度响应水凝胶的薄薄层与两种刚性塑料的图案化膜组成。塑料层中缺口的存在允许在指定方向上折叠,从而形成相当复杂的折纸结构。”
研究团队使用基于数字微ror阵列仪器的无面膜光刻方法,以空间对聚合物膜的交联对其进行模式,然后使用溶剂分解链接的区域。
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直接对聚合物膜进行构图的主要原因是因为在几个步骤中具有几种不同材料特性的许多聚合物层的模板更简单,而不是使用基于光片层的常规光刻方法。
这些研究人员创建的新方法可以应用于生物医学或生物工程领域,尤其是在构建先进的自我部署植入医学工具并影响复杂组织和器官中细胞生长时。
根据新技术的作者,数据“提出一个清晰的未来改进途径”在最小可实现的尺寸和自折叠结构的最大可实现的复杂性中,“只需使用薄膜即可使曲率更紧密,并改进了光刻方法,以使较小的褶皱图案。”
研究人员避免了在常规折纸中涉及的有限序列特征中折叠的分步致动。取而代之的是,他们选择依靠“崩溃”的安排,几乎同时实现所有折叠。
“过去的折纸折纸设计并未彻底探索,因为用人的手难以执行数十个或数百个褶皱;我们的技术消除了这一限制,我们希望通过我们技术提供的致动性可伸缩性,现在可以很容易地探索更复杂的可折叠结构。”
研究的作者期望他们设计的创新平台将是有用的“对于未来的研究,涉及有关自折叠结构机制的基本问题,以及在微型机构,生物医学设备和机械超材料中的应用。”亚博网站下载