在制造完成后可以自我转换的物体可能在从机器人到生物医学的各个领域都有大量有用的应用。一种结合3 d打印技术一种具有动态化学键的墨水可以创造出微型结构,其尺寸和机械性能在制造后可以动态调整。

可编程的问题这种可以根据刺激调整其物理性质的技术已经存在了几十年,但最近增材制造的进步使它成为可能。通过3D打印材料,如高温或电流反应,研究人员已经能够创造出形状或功能可以变形和适应的物体。

这种方法被称为4 d印刷,时间是额外的维度,并已被用来创造一切从机器人夹持器,适应力强支架用于生长生物组织.现在,研究人员公布了一项新技术,可以打印复杂的微型结构,之后可以放大到原来的8倍大,也可以随心所欲地变硬或变软。

“这是一个非常基础的东西,你可以在此基础上创造更多的想法。”
-Eva Blasco,海德堡大学

关键是一种新型墨水配方,它包括可以打开和关闭的动态化学键,从而可以调整打印对象的机械性能或允许加入新材料。将这些动态键和特性集成到3D打印物体中,可以让用户在制造后仔细调整广泛的物理特性,他说布拉斯科娃他是海德堡大学高分子化学教授,领导了这项研究。

她说:“这是我们第一次有了‘活’的概念,我们在打印的微观结构中有了活跃的键,这使我们能够进一步生长或改变机械性能。”“这是一个非常基础的东西,你可以在此基础上创造更多的想法。”

布拉斯科的团队采用了一种被称为双光子激光打印(2PLP)的方法来创建它们的详细微结构,这种方法的原理是将激光束照射在墨水上,当暴露在光线下时,墨水会发生化学反应。通常这涉及到一种被称为聚合在这个过程中,被称为单体的小分子反应在一起,形成被称为聚合物的长链。

无论激光聚焦到哪里,它都会形成聚合物网络。因此,通过仔细扫描感光材料,就有可能构建出具有精确特征的复杂3D物体。布拉斯科说,这种方法能够在比其他3D打印方法更小的规模上运行。

研究人员的主要创新,报道在一先进功能材料就是创造一种新的墨水配方,这种聚合物具有一种特殊的化学键,被称为a动态共价键.布拉斯科说,当某些化学物质被引入聚合物时,这些键可以打开和关闭,这使得在制造后调整打印物体的微观结构成为可能。

为了证明他们方法的潜力,她的团队3d打印了一朵花、一只章鱼和一只壁虎的微型模型。这些物体只有几微米宽,是通过研究人员特别设计的墨水制造的,聚合时会产生一种橡胶状物质。然后将新打印出来的物体浸泡在装有苯乙烯的小瓶中单体这就产生了一种叫做聚苯乙烯的玻璃状聚合物,在加热之前,会导致动态共价键打开。

一旦键被打开,两端之间就会形成聚苯乙烯链,导致微型模型的体积在大约4小时内增长了8倍。聚苯乙烯的加入也导致模型变得明显坚硬,但尽管膨胀,它们仍然保持了它们的形状和结构的精细细节。

在另一项单独的实验中,研究人员表明,他们可以在不改变打印结构尺寸的情况下,通过在一种有助于打开动态键的分子存在下加热打印结构,来改变打印结构的机械性能。这使得物体更柔软,因为打开化学键减少了聚合物网络中交联的数量。

膨胀或膨胀的可调谐材料已经研究了一段时间,说Eujin裴他是伦敦布鲁内尔大学增材制造专业的讲师。他说,这项新研究更多的是对现有4D打印知识和能力的延伸,而不是重大进步。他指出,大多数4d打印研究的重点是实现驱动,或一系列的运动,而不是简单地扩大尺寸。

不过,布拉斯科对这一评估进行了限定,她的团队的方法只是一个概念的证明,不可否认,距离实际应用还有一段距离。尽管如此,她说,将动态共价化学结合到3D打印中具有相当大的潜力,并将实现一些独特的功能。她补充说,这有可能在制造后引入具有新颖功能的新单体,如弹性或荧光,所有这些都开辟了一系列新的可能性。

布拉斯科表示,大多数4d打印方法都依赖于在两种状态之间切换的材料。相比之下,布拉斯科团队的方法使得在一定范围内调整材料的属性成为可能。布拉斯科说:“从应用的角度来看,通过控制开键和闭键的比例,你有更多的通用性来适应材料的特性。”

布拉斯科说,该团队的下一步将是使墨水的化学成分适应更具体的应用,包括寻找使其具有生物相容性的方法。

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欧洲扩大虚拟边界以阻止移民

我们的调查显示,欧洲正在转向遥感探测航海移民,以便非洲国家可以把他们拉回来

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一群人坐在水面上的充气船上,背景是一艘巡逻舰。

2020年2月28日,在希腊莱斯博斯岛的Skala Sikaminias村,从土耳其横渡爱琴海的移民在一艘Frontex船只的陪同下乘坐橡皮艇。

美联社

午夜过后当时一艘载有数十名移民的橡皮艇从利比亚出发,遭遇了一艘来自马德拉岛的笨重货船和一架欧洲军用飞机。船长停止了引擎,飞机对着橡皮艇闪烁着灯光。但无论是船只还是飞机都没有前来救援。相反,马耳他当局告知船长不得不等待来自马耳他的船只来接走这些移民。当这些船只到达时,三名移民在试图游向闲置的船只时溺亡。

这艘停泊在马耳他的私人船只搭载了幸存者,向南行驶约237公里,将这些移民交给了利比亚当局,而不是返回160公里外的马耳他。利比亚过去和现在都处于内战之中。另外5名移民在南行途中死亡。通过将移民送到那里,马耳他船只的船长,或许还有相关的欧洲救援当局,可能违反了国际海洋法,该法律要求船长将他们救援的人送回安全的港口。相反,在过去十年中返回利比亚的移民报告说,他们在试图穿越地中海时遭到奴役、身体虐待、勒索和谋杀。

如果将获救的移民送往利比亚是合法的,那么它的成本将与向南而不是向东多派出几公里的救援船一样低。但在过去几年里,欧洲海上军事巡逻的海上救援行动越来越少,同时增加了有人和无人的空中巡逻,并投资于遥感技术,以扩大虚拟边界,在移民接近实际边界之前阻止他们。

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