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    I ricercatori usano la luce per controllare a distanza la curvatura della plastica

    I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato una tecnica che utilizza la luce per appiattirsi, fogli di plastica da curvare in forme come sfere, tubi o ciotole. Credito:Amber Hubbard

    I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato una tecnica che utilizza la luce per ottenere fogli di plastica bidimensionali (2-D) da curvare in strutture tridimensionali (3-D), come sfere, tubi o ciotole.

    Il progresso si basa sul lavoro precedente dello stesso gruppo di ricerca, che si è concentrato su strutture 3-D auto-ripieganti. Il progresso chiave qui è che invece di piegare la plastica lungo linee nette, in forme poligonali come cubi o piramidi, la plastica si piega e si curva.

    I ricercatori Michael Dickey, un professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State, e Jan Genzer, il S. Frank e Doris Culberson Distinguished Professor nello stesso dipartimento, sono stati i primi leader nel campo delle strutture 3-D auto-pieganti. Nel loro documento storico del 2011, i ricercatori hanno delineato una tecnica in cui viene utilizzata una stampante a getto d'inchiostro convenzionale per stampare linee nere in grassetto su un foglio di plastica pre-teso. Il foglio di plastica è stato quindi tagliato in un modello desiderato e posto sotto una luce infrarossa, come una lampada di calore.

    Le linee stampate hanno assorbito più energia dalla luce infrarossa rispetto al resto del materiale, provocando il riscaldamento e la contrazione della plastica, creando una cerniera che piegava i fogli in forme 3D. Variando la larghezza delle linee stampate, o cerniere, i ricercatori sono stati in grado di modificare la distanza e la velocità di piegatura di ciascuna cerniera. La tecnica è compatibile con le tecniche di stampa commerciale, come la serigrafia, stampa roll-to-roll, e stampa a getto d'inchiostro, che sono economici e ad alto rendimento ma intrinsecamente 2-D.

    Ma ora stanno usando un approccio simile per ottenere un risultato molto diverso.

    video che mostra la tecnica

    "Controllando il numero di linee e la distribuzione dell'inchiostro sulla superficie del materiale, possiamo produrre qualsiasi numero di forme curve, "dice Dickey, co-autore corrispondente di un articolo sulle plastiche autocurvanti. "Tutte le forme utilizzano la stessa quantità di inchiostro; è semplicemente una questione di dove l'inchiostro viene applicato sulla plastica".

    "Il nostro lavoro è stato ispirato dalla natura, perché le forme naturali raramente incorporano pieghe croccanti, optando invece per la curvatura, "dice Ambra Hubbard, uno studente di dottorato presso NC State e co-autore principale del documento. "E abbiamo scoperto che, per realizzare oggetti funzionali, spesso avevamo bisogno di usare una combinazione di forme curve e piegate.

    "Altri ricercatori hanno sviluppato tecniche per creare materiali autocurvanti, ma lo hanno fatto usando materiali morbidi, come idrogel, Hubbard aggiunge. "Il nostro lavoro è il primo tentativo di ottenere lo stesso risultato utilizzando materiali termoplastici, che sono più resistenti e rigidi dei materiali morbidi. Ciò li rende più attraenti per l'uso nell'esecuzione di alcune azioni pratiche, come afferrare un oggetto."

    "Anche i materiali con cui lavoriamo mantengono la loro forma, anche dopo aver tolto la luce, "dice Russell Mailen, uno studente di dottorato presso NC State e co-autore principale del documento. "Questo è un vantaggio, perché i materiali morbidi cambiano forma solo se esposti a un solvente, e una volta rimossi dal solvente perdono la loro forma."

    I ricercatori hanno anche sviluppato un modello computazionale che può essere utilizzato per prevedere la forma 3D che verrà prodotta da un determinato modello di stampa.

    "Uno dei nostri obiettivi è mettere a punto questo modello, che Mailen ha sviluppato, "Genzer, autore corrispondente, stati. "In definitiva, vorremmo essere in grado di inserire una forma 3D desiderata nel modello e fargli creare un motivo che possiamo stampare e produrre."

    La carta, "Curvatura controllabile da fogli polimerici planari in risposta alla luce, " è pubblicato sulla rivista della Royal Society of Chemistry Materia morbida ed è stato selezionato dalla rivista per essere presentato in copertina.

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