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)生形狀的折疊。
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細胞再生。
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)對能夠促進細胞生長和組織再生的多材料提出了更高要求,研究團隊的研究攻關(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)進行設(shè)計。微觀的納米圖案是研究團隊通過3D打印聚合物材料實現(xiàn)的,3D科學(xué)谷了解到,達到極細微的打印精度將有促進打印對象迅速恢復(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。
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。
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