Учёные из Техасского университета разработали технологию, позволяющую интегрировать мягкие и твёрдые материалы. Этот метод вдохновлён инженерией человеческого тела и направлен на воспроизведение принципа, по которому, например, кость соединяется с хрящом. Потенциал технологии огромен: она может полностью изменить дизайн и производство протезов, носимых медицинских устройств и робототехники.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Materials, с помощью специально разработанного материала для печати и системы с двумя источниками света технология позволяет соединять мягкие и твёрдые материалы в единый объект.
Объекты, созданные этим методом, обладают уникальными свойствами. Наиболее важно, что так называемые дефекты интерфейса, которые долгое время ограничивали создание функциональных конструкций из разных материалов, больше не появляются. Дефект интерфейса означает слабые места и неравномерное сцепление в месте соединения материалов. Новая технология 3D-печати решает эту проблему, поскольку мягкие и твёрдые части печатаются одновременно и бесшовно, без каких-либо дефектов.
Авторы исследования отметили, что их целью было имитировать инженерные решения природы, искусственно воспроизвести способ, которым природа соединяет материалы с разной жёсткостью. Для этого учёные использовали технологию 3D-печати и добились успеха.
Чтобы полностью продемонстрировать потенциал новой технологии, команда создала несколько демонстрационных образцов, включая:
-
миниатюрный коленный сустав, состоящий из эластичных связок и твёрдых костей, который двигался гармонично;
-
гибкое электронное устройство, где одна часть сгибалась, а другая с встроенной чувствительной схемой оставалась невредимой, несмотря на движение первой части.
Эти примеры наглядно показывают, насколько эффективно новая технология может интегрировать материалы с различными свойствами (например, гибкие и жёсткие части) в единый объект.
Технология работает быстро и обеспечивает лучшее разрешение по сравнению с существующими методами. Это означает возможность печати более тонких деталей и точных форм, что особенно важно для создания сложных конструкций.
Стоит отметить, что этот 3D-принтер прост в сборке, а его стоимость относительно низка по сравнению с другими аналогичными технологиями. Благодаря этому технология может быть широко распространена, так как проста и экономична в использовании. Это, в свою очередь, позволит учёным активно заниматься её развитием, что приведёт к новым достижениям в медицинской сфере.
