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浙大科学家发明“快速多维”制造新方法

利用一张平面的塑料片,快速“凹”出复杂的立体造型,被称为“快速多维”的制造方法,相关论文于近日发表在《先进材料》上。发明者为浙江大学化学工程与生物工程学院教授谢涛课题组。学界认为,这一发明将对当前热门的3D打印与个性化制造提供全新思路。

浙大科学家发明可编程塑料

浙江大学谢涛教授课题组提出一种在塑料制品中精确编码的方法,通过数字化调控塑料制品内部应力,植入精致的隐形图案,实现信息的隐形存储。相关论文日前在线发表于《自然通讯》杂志。
论文第一作者、浙江大学博士生张国高向记者展示了几张硬币大小的透明塑料片,在偏振镜片下,这些透明塑料片清晰呈现出二维码、彩色的蝴蝶、蒙娜丽莎肖像等图案。
我们并没有在材料里加入颜料,也没有改变材料表面的微观结构,有图案是因为应力。张国高说,应力由工艺原因带入,在塑料制品中是一种不可避免的普遍存在,日后会以翘曲、变形、甚至开裂的形式释放出来,这也是塑料制品不耐用的原因之一。
因为应力的存在,透明材料内部各个方向上的折射率不同。在偏振镜片下,塑料制品内部会表现出斑斓的色彩。
课题组找到了一种数字化控制应力的方法。研究人员首先在60摄氏度左右均匀拉伸一张高分子塑料膜来储存应力,之后用激光打印机在高分子膜上打印出不同灰度的图案,并用红外光照射,在素色底片上定点消除应力。温度的差异,让每个像素点应力的释放程度有所不同,于是应力呈现出精细的梯度变化。这样一来,图案就从灰度转码为应力分布,进而在材料中形成预设的隐形图案。
在材料中,应力通常是被动引入的、不可控的一种因素。而我们把这种力控制起来,进行编码操作,去产生更多的功能。谢涛说,第一个可见的应用,就是实现信息的隐形存储。只有借助于偏振镜片,我们才能看见材料存储的图案。
张国高认为,应力与材料的光学性能、电学性能与结构等都存在关联。通过编码应力,可编程塑料将展现更多的功能。例如,现在所有的3D打印都是从液体材料到固体,我们的方法提供了一种从固体到固体的可能性。来源:新华网

浙江大学玉泉校区第十教学楼的一个实验室里,正在进行一次奇妙的试验:在两片玻璃片中间滴入几滴透明的液体,放到普通投影仪下短暂“曝光”后,取出成型的胶片投入水中,平面的胶片“长”成了一朵郁金香,整个过程只在短短数分钟内实现。

利用一张平面的塑料片,快速“凹”出复杂的立体造型,这一被称为“快速多维”的制造方法及相关论文,于近日发表在国际期刊《Advanced
Materials》。发明者为浙江大学化学工程与生物工程学院的谢涛教授课题组。学界认为,这一发明将对当前热门的3D打印与个性化制造提供全新思路。

平面变立体,听起来很玄乎,但这类形变在生活中非常普遍,墙壁、地板受潮起泡就是一个典型的例子。“这一现象提示我们,或许我们在进行三维设计制造时,不需要通过复杂耗时的层层打印步骤,而去使用一种更为简洁、连续、高效的过程。”谢涛说,在这一灵感的提示下,课题组进行了快速多维制造的探索。这一方法最显著的优势就是快。

新华社杭州10月28日电浙江大学谢涛教授课题组提出一种在塑料制品中精确“编码”的方法,通过数字化调控塑料制品内部“应力”,植入精致的“隐形”图案,实现信息的隐形存储。相关论文日前在线发表于《自然通讯》杂志。

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平面变立体,听起来很玄乎,但是科学家说,这类形变在生活中非常普遍,墙壁、地板受潮起泡就是一个典型的例子。“这一现象提示我们,或许我们在进行三维设计制造时,不需要通过复杂耗时的层层打印步骤,而去使用一种更为简洁、连续、高效的过程。”谢涛说,这一灵感的提示下,课题组进行了快速多维制造的探索。这一方法最显著的优势就是快。

据介绍,3D打印是一种增材制造方法,相较于传统的减材制造,它在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。但目前广泛采用的3D打印技术无法回避的挑战在于逐层打印,限制了打印精度和速度。

论文第一作者、浙江大学博士生张国高向记者展示了几张硬币大小的透明塑料片,在偏振镜片下,这些透明塑料片清晰呈现出二维码、彩色的蝴蝶、蒙娜丽莎肖像等图案。

利用一张平面的塑料片极速“凹”出复杂的立体造型,科学家称之为快速多维制造。发明者是浙江大学化学工程与生物工程学院的谢涛教授课题组。相关论文“Ultrafast
Digital Printing toward 4D Shape Changing
Materials”12月8日在国际著名期刊《Advanced
Materials》上发表。学界认为,这一发明将对当前热门的3D打印与个性化制造提供全新思路。

3D打印是一种增材制造方法,它相较于传统的减材制造,它在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。但目前广泛采用的3D打印技术无法回避的挑战在于逐层打印,限制了打印精度和速度。

“我们的方法避开了这一挑战,它的成型是连续的,快速的,可以为多维制造提供新的思路。”谢涛认为,尽管这一技术存在广泛应用前景,当前仍然需要多学科共同研究,推进这一技术从实验室走向现实,“很期待研究光学、计算机科学和力学的科学家的加入”。

“我们并没有在材料里加入颜料,也没有改变材料表面的微观结构,有图案是因为应力。”张国高说,应力由工艺原因带入,在塑料制品中是一种不可避免的普遍存在,日后会以翘曲、变形、甚至开裂的形式释放出来,这也是塑料制品不耐用的原因之一。