美国科学家借助光线在2D模式下创造3D物体

伤我心太深

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。