荷蘭科學(xué)家利用折紙原理研發(fā)3D打印“智能”植入物的材料

幾何折疊是一門學(xué)科，它是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的一個探索方向，更是一種奇妙的藝術(shù)。在日常生活中，看似簡單的折紙，實則蘊含了深奧的幾何原理，通過對折紙原理用科學(xué)的方法進(jìn)行分析，并解開其神秘的面紗，就能創(chuàng)造出不可思議的作品。

荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)和代爾夫特理工大學(xué)的研究團(tuán)隊就在折紙原理中得到靈感并研發(fā)了會自動改變形狀的材料，用這種特殊材料3D打印的對象在外界環(huán)境的刺激下將自動發(fā)生形狀折疊。

微觀結(jié)構(gòu)和折疊形狀都是人為的

這項研究成果在實際應(yīng)用中的意義是用3D打印的方式制造“智能”植入物，植入物在人體溫度的刺激下將會自動發(fā)生折疊，這種可自動彎折的植入物能夠更好的促進(jìn)細(xì)胞再生。

其中一位作者Amir Zadpoor博士表示，制造出功能性的人體組織是組織工程學(xué)領(lǐng)域的“圣杯” ，人們一旦實現(xiàn)這個目標(biāo)，許多疾病的治療方式將得到顛覆，但是這一目標(biāo)對能夠促進(jìn)細(xì)胞生長和組織再生的多材料提出了更高要求，研究團(tuán)隊的研究攻關(guān)重點也正是在這個領(lǐng)域。

在材料研發(fā)的過程中，不僅需要對材料表面的微觀納米圖案進(jìn)行優(yōu)化，還需要對材料發(fā)生彎折后所形成的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。微觀的納米圖案是研究團(tuán)隊通過3D打印聚合物材料實現(xiàn)的，3D科學(xué)谷了解到，達(dá)到極細(xì)微的打印精度將有促進(jìn)打印對象迅速恢復(fù)到原始形狀。而自動折疊所形成三維結(jié)構(gòu)就需要用到我們前面說的折紙原理了，視頻如下：

通過折紙程序研究人員為具有納米圖案的3D打印對象設(shè)定了發(fā)生折疊變形的客觀條件，溫度變化就是其中一種客觀條件，當(dāng)打印對象暴露在較高的溫度環(huán)境下，它們就會自動折疊成三維的結(jié)構(gòu)。

那么，3D打印對象將被折疊成什么形狀呢？對于這一點，研究人員是心中有數(shù)的，通過折紙程序研究人員已為這些3D打印對象設(shè)定了改變后的形狀，包括：自動卷曲，自動扭曲，自動混動和起皺相結(jié)合。

研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在Materials Horizons 學(xué)術(shù)期刊中，論文題目為：Programming the shape-shifting of flat soft matter: from self-rolling/self-twisting materials to self-folding origami，請關(guān)注南極熊3d打印網(wǎng)。

來源：3d科學(xué)谷