北卡羅來納州立大學(xué)（North Carolina State University）的研究人員已開發(fā)出一種簡(jiǎn)單的方式，可把二維模型轉(zhuǎn)換成三維物體，只需使用光。 ^, Q% L+ r& s! `! Z
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1 F( ]8 t. c c4 _9 `& S: L二維平面塑料片，在紅外光照射下，黑線會(huì)收縮，形成轉(zhuǎn)軸，使材料折疊起來。這項(xiàng)新技術(shù)可用于創(chuàng)造各種物體，如立方體或金字塔，不需要在物理上接觸這種材料。* \+ Y" J2 D" R
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“這是現(xiàn)有材料的新應(yīng)用，有望用于快速、大批量制造工藝或包裝應(yīng)用，”邁克爾•迪基（Michael Dickey）博士說，他是北卡羅來納州大學(xué)化學(xué)和生物分子工程助理教授，聯(lián)合撰寫了一篇論文，介紹這項(xiàng)研究。9 A/ S. X1 J4 q. h+ F2 W5 u5 w: B
這個(gè)過程是非常簡(jiǎn)單的。研究人員采用預(yù)制塑料片，使它經(jīng)過傳統(tǒng)的噴墨打印機(jī)，在材料上打印出粗體黑線。這種材料隨后被切成所需的模式，放在紅外光，如加熱燈下。
- T1 h, h8 E8 D這種粗體黑線會(huì)吸收更多的能量，超過材料其余部分，導(dǎo)致塑料收縮，形成一個(gè)轉(zhuǎn)軸，把塑料片折疊成三維形狀。這種技術(shù)可用于創(chuàng)造各種物體，如立方體或金字塔，不需要在物理上接觸這些材料。這一技術(shù)可兼容商業(yè)印刷技術(shù)，如絲網(wǎng)印刷（screen printing），卷到卷印刷和噴墨印刷，這些技術(shù)都價(jià)格低廉，產(chǎn)量高，但實(shí)質(zhì)上是2維的。
; L8 G; h$ t0 z& D1 W* i改變黑線或轉(zhuǎn)軸的寬度，研究人員就可改變每個(gè)轉(zhuǎn)軸的折疊程度。例如，他們可以創(chuàng)造一個(gè)轉(zhuǎn)軸，折疊90度，形成立方體，或創(chuàng)造轉(zhuǎn)軸，折疊120度，形成金字塔。轉(zhuǎn)軸越寬，折疊幅度越大。更寬的轉(zhuǎn)軸折疊也更快，因?yàn)橛懈嗟谋砻娣e吸收能量。
5 f1 t* k* X- ?/ k* j8 J& r, Y“你也可以設(shè)計(jì)這些線條，印在材料的任一側(cè)，”迪基說，“這會(huì)使轉(zhuǎn)軸朝不同的方向折疊。就可以創(chuàng)造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?！?br />
3 J' V! R: ^. w, i研究人員開發(fā)出一種計(jì)算機(jī)模型，來解釋這一過程如何起作用。有兩個(gè)關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)。首先，轉(zhuǎn)軸的表面溫度必須超過這種材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，就是在這一點(diǎn)，這種材料開始軟化。其次，熱量必須集中到轉(zhuǎn)軸上，以快速有效地折疊。如果所有材料都被加熱到玻璃轉(zhuǎn)換溫度，就不會(huì)出現(xiàn)折疊。% g; w9 h8 n" a& h- h5 `
“這一發(fā)現(xiàn)的起始工作，就是我們過去所做的形狀記憶聚合物，這部分是為了滿足自己的好奇心。事實(shí)證明，它的效果出乎意料的好，”迪基說。) h" z3 ^8 J( U3 z1 g
論文《自折疊聚合物片采用局部光吸收》（Self-folding of polymer sheets using local light absorption），11月10日發(fā)表在《軟物質(zhì)》（Soft Matter）雜志上，聯(lián)合作者有迪基，北卡羅來納州立大學(xué)化學(xué)和生物分子工程教授簡(jiǎn)安•君澤（Jan Genzer），北卡羅來納州立大學(xué)博士生劉穎（Ying Liu）和北卡羅來納州立大學(xué)本科生朱莉•寶萊斯（Julie Boyles）。這項(xiàng)工作的部分支持來自美國(guó)能源部。+ c N! G. N7 ? ?* \- l
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發(fā)表于 2011-11-15 13:31:58
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