北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）的研究人员已开发出一种简单的方式，可把二维模型转换成三维物体，只需使用光。4 D8 l* v! D! l8 q$ R- n
9 o9 a& p% U, Z# p3 ^# ^( J4 I+ W二维平面塑料片，在红外光照射下，黑线会收缩，形成转轴，使材料折叠起来。这项新技术可用于创造各种物体，如立方体或金字塔，不需要在物理上接触这种材料。 ~) n/ H8 L. K* M/ n- M
|
“这是现有材料的新应用，有望用于快速、大批量制造工艺或包装应用，”迈克尔•迪基（Michael Dickey）博士说，他是北卡罗来纳州大学化学和生物分子工程助理教授，联合撰写了一篇论文，介绍这项研究。
4 L, y$ U: ?" @: L! z5 }9 h这个过程是非常简单的。研究人员采用预制塑料片，使它经过传统的喷墨打印机，在材料上打印出粗体黑线。这种材料随后被切成所需的模式，放在红外光，如加热灯下。
! v5 T: f# }, A3 i这种粗体黑线会吸收更多的能量，超过材料其余部分，导致塑料收缩，形成一个转轴，把塑料片折叠成三维形状。这种技术可用于创造各种物体，如立方体或金字塔，不需要在物理上接触这些材料。这一技术可兼容商业印刷技术，如丝网印刷（screen printing），卷到卷印刷和喷墨印刷，这些技术都价格低廉，产量高，但实质上是2维的。
! H7 V5 F# @/ W- N0 K改变黑线或转轴的宽度，研究人员就可改变每个转轴的折叠程度。例如，他们可以创造一个转轴，折叠90度，形成立方体，或创造转轴，折叠120度，形成金字塔。转轴越宽，折叠幅度越大。更宽的转轴折叠也更快，因为有更多的表面积吸收能量。
* R) Y& A3 s+ \( z, U8 l“你也可以设计这些线条，印在材料的任一侧，”迪基说，“这会使转轴朝不同的方向折叠。就可以创造更复杂的结构。”/ i. ~4 m4 D' y
研究人员开发出一种计算机模型，来解释这一过程如何起作用。有两个关键的发现。首先，转轴的表面温度必须超过这种材料的玻璃转化温度，就是在这一点，这种材料开始软化。其次，热量必须集中到转轴上，以快速有效地折叠。如果所有材料都被加热到玻璃转换温度，就不会出现折叠。2 z% u: U+ f3 `) V
“这一发现的起始工作，就是我们过去所做的形状记忆聚合物，这部分是为了满足自己的好奇心。事实证明，它的效果出乎意料的好，”迪基说。3 o- Q& @& p% }- c" d U# x
论文《自折叠聚合物片采用局部光吸收》（Self-folding of polymer sheets using local light absorption），11月10日发表在《软物质》（Soft Matter）杂志上，联合作者有迪基，北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程教授简安•君泽（Jan Genzer），北卡罗来纳州立大学博士生刘颖（Ying Liu）和北卡罗来纳州立大学本科生朱莉•宝莱斯（Julie Boyles）。这项工作的部分支持来自美国能源部。
: u2 e3 P' E4 V, n0 \
# W x2 {. @# x0 T! ] |
发表于 2011-11-15 13:31:58
