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沒錯(cuò),光“雕刻”可以使塑料數(shù)秒變花朵

星之球科技 來源:慧聰塑料網(wǎng)2016-12-19 我要評論(0 )   

這一奇妙的變化發(fā)生在浙江大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,相關(guān)論文日前發(fā)表在著名國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上。

這一奇妙的變化發(fā)生在浙江大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,相關(guān)論文日前發(fā)表在著名國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上。

材料從二維變?nèi)S的秘密:國家“千人計(jì)劃”入選者、浙大化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授告訴記者,材料從二維平面快速變形為三維形狀的秘密,就在那光照的幾秒鐘里。這層液體是一種光固化樹脂,投影儀的光照經(jīng)過精心設(shè)計(jì),在極短的時(shí)間里使這層樹脂的每一個(gè)像素點(diǎn)都獲得不同的光固化結(jié)構(gòu),使之變成塑料,就如同把玉蘭花的“圖紙”用光“雕刻”在上面。不同的光固化結(jié)構(gòu),導(dǎo)致各像素點(diǎn)和熔化石蠟結(jié)合的程度不同,塑料就按照“圖紙”所繪制的那樣,精確地變形為花朵。

光固化材料在我們的日常生活中并不鮮見。如補(bǔ)牙時(shí)常用的光固化樹脂,在蛀牙窟窿里填充時(shí)是軟乎乎的,隨后用紫外光一照,就變成硬的固體。謝濤介紹,選取不同的光固化材料,就能與不同的液體相結(jié)合,如某些材料經(jīng)光照射后投入水中,便可以形成相應(yīng)形狀的水凝膠。光的“雕刻”是通過其灰度變化實(shí)現(xiàn)的,背后是一套復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算?,F(xiàn)在,不同形狀的“圖紙”已經(jīng)成為一個(gè)個(gè)二維碼,計(jì)算機(jī)讀取后,就能調(diào)節(jié)投影儀射出的光。

多維制造新方法有望取代3D打印技術(shù):謝濤團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種多維制造新方法,有望在某些應(yīng)用場景取代現(xiàn)有的3D打印技術(shù)。3D打印被普遍認(rèn)為能大大影響未來的工業(yè)制造。 多維制造新方法的優(yōu)勢:“其最大的優(yōu)勢就是超快速。光照時(shí)間少于30秒,甚至僅需4秒,室溫下放在水里,數(shù)分鐘就能變形成三維形狀。”謝濤說。相比之下,逐層增材的3D打印完成相同的制造至少需要數(shù)十分鐘,特別是豎直方向上,打印尤其耗時(shí)。

總結(jié):謝濤認(rèn)為,這項(xiàng)新發(fā)明提醒人們,并不是只靠層層打印才能獲得多維結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,材料本身的形變,就能帶來多維結(jié)構(gòu)。“比如石灰墻壁或木質(zhì)地板,受潮后會(huì)鼓起,這就是一種翹曲導(dǎo)致的三維結(jié)構(gòu)。” 以那朵幾分鐘內(nèi)長成蠟質(zhì)的玉蘭花為內(nèi)模,再用別的耐火材料做成外范,隨后將內(nèi)模熔化,得到一個(gè)形狀復(fù)雜的空腔鑄范,澆入液態(tài)金屬,待冷卻后敲掉鑄范,一朵金屬材質(zhì)的玉蘭花就鑄造好了——這種鍛造工藝被稱為“失蠟法”,至今還應(yīng)用于藝術(shù)鑄件的制造中。

謝濤表示,將超快速多維制造的新方法用于改良失蠟法工藝,將極大提高蠟質(zhì)內(nèi)模的制造效率,是這一新技術(shù)有望很快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一大方向。 謝濤團(tuán)隊(duì)近年來致力于研究多功能高分子材料,曾研發(fā)出可記憶復(fù)雜形狀的新型塑料、可自動(dòng)脫落的“壁虎膠”等材料,從生物醫(yī)學(xué)到先進(jìn)制造,這些變形材料有著廣泛的應(yīng)用前景。

充滿變形的植物界尤其吸引這群科學(xué)家:向日葵能隨著太陽光轉(zhuǎn)動(dòng),捕蠅草能感受觸覺并快速閉合,這些自然現(xiàn)象啟發(fā)人們?nèi)ピO(shè)計(jì)各種奇妙的材料變形行為。同時(shí),植物的變形總是有其目的性,這又啟發(fā)人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)變形材料多種多樣的用途。
 

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光固化材料多維制造3D打印
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