环球微头条丨扭曲的多材料长丝可作为人工肌肉使用

2023-01-21 07:47:24 来源：cnBeta

【资料图】

虽然多材料3D打印机已经存在，但它们挤出的长丝通常在打印过程中的任何一个点都是同一种材料。然而，一个新的系统可以生产真正的多材料长丝，而且它们拥有潜在的非常有用的螺旋设计。该实验装置由哈佛大学的Jennifer Lewis教授、David Clarke教授和博士后学生Natalie Larson领导的一个团队开发。

它的打印头包含四个独立的墨盒，每个墨盒可以包含不同的"墨水"（粘性打印材料）。所有四个墨盒都被送入一个喷嘴，该喷嘴挤出由所有墨水的连续股组成的单一长丝。

由于喷嘴在整个挤压过程中不断旋转，因此丝线会以扭曲的螺旋模式相互缠绕。这种模式在自然界中也经常看到，它使肌肉纤维收缩，植物茎部改变形状。当然，这也是DNA链所采取的形式。

用于生产灯丝的设备，顶部是墨盒，底部是旋转的喷嘴Natalie Larson，哈佛大学路易斯实验室

在一个实验中，科学家们创造了人造肌肉丝，其中有几条导电弹性纤维--作为两个电极--在一个柔软的弹性纤维基质中相互盘旋着。当电压被施加到灯丝上时，它通过收缩作出反应。它收缩的程度取决于印刷时螺旋状电极盘绕的紧密程度。

研究人员还创建了由交叉编织的长丝组成的格子状结构，作为弹簧使用。同样，通过改变这些丝线的盘绕紧密度，有可能调整丝线的弹性。可以想象，这种结构可以用作软体机器人设备的铰链或关节。

哈佛大学刘易斯实验室的Natalie Larson，由交织的有弹性的多材料细丝组成的晶格。

该团队现在正在完善该技术，并着眼于其他可能的应用。"通过设计和建造具有更极端内部特征的喷嘴，这些分层生物启发结构的分辨率、复杂性和性能可以进一步提高。

有关这项研究的论文最近发表在《自然》杂志上。

关键词：哈佛大学 3D打印 2019未来科学