 Команда MIT разработал способ изготовления мягких материалов с использованием 3D принтера, с текстурами поверхности, которые затем могут быть изменены по желанию - идеально гладкими, коньковыми, ухабистыми или даже со сложными узорами, использованными для направления потока жидкости.
Процесс, разработанный с помощью подробного компьютерного моделирования, включает в себя материал, который состоит из двух различных полимеров с различной степенью жесткости. Более жесткие частицы заделаны в матрицу из более гибкого полимера. При сжатии поверхностные изменения материала определяются расстоянием и формы имплантированных твердых частиц; при освобождении материал возвращается к первоначальной форме.
Выводы, по словам исследователей, могут привести к созданию нового класса материалов с динамически управляемыми и обратимыми поверхностными свойствами. В зависимости от расположения частиц, используя ту же степень сжатия, можно получить различную топографию поверхности, в том числе хребты и удары.
Система может производить простые повторяющиеся модели шишек или складок, которые могли бы быть полезны для изменения аэродинамического сопротивления объекта или его отражения. Но посредством распределения твердых частиц, она также может быть использована для получения весьма сложных поверхностных текстур - например, создания микроканалов, чтобы контролировать движение жидкостей в химическом или биологическом детекторе.
Например, такое устройство может иметь гладкую, наклонную поверхность, позволяющую жидкости протекать равномерно по всей своей поверхности, но с дополнительной возможностью по требованию, чтобы создавать выступающие участки и впадины, разделяющие поток жидкости.
Текстуры поверхности могут иметь важное значение в различных приложениях, в том числе камуфляжа, создания поверхностей, которые отталкивают или привлекают воду, управляют движением и турбулентностью жидкости, ограничивая накопление организмов на таких поверхностях, как корпуса судов. Есть много способов производства фиксированной и неизменной поверхности, но для некоторых изменчивая и неоднородная структура мог бы добавить выгоду.
Потому что система основана на форме и расстоянии материалов с различной степенью гибкости, она может быть расширена до всех различных размеров. В то время как исследование использует физическое давление, чтобы контролировать текстуру, те же принципы проектирования могут быть использованы для модификации материалов с использованием других стимулов - например, путем приложения электрического заряда, или изменения температуры или влажности.
Использование встроенных частиц, которые являются длинными, а не удлиненными, может также позволить создавать асcиметричные текстуры поверхности. Это может, например, привести к созданию поверхности, которая имеет большое трение в одном направлении, но скользит в другим, что обеспечивает пассивные средства управления перемещению по этой поверхности.
Начальная разработка системы была проделана с использованием компьютерного моделирования, которые затем было подтверждено путем 3D печатной версии некоторых из проектов. Шаблоны поверхности были получены, когда сжатые мягкие печатные материалы близко соответствовали тем, которые наблюдались при моделировании.
|
