خاصیت شگفتانگیزی در چاپگرهای چهاربعدی
مجله علمی ایلیاد - چاپگر چهار بعدی جدیدی طراحی و ساخته شده است که اجسام پیچیدهای را تولید میکند و میتواند برای ساخت استنت قلب (فنر قلب)، کپسولهای دارویی و صنایع مبلمان مورد استفاده قرار گیرند. چاپگرهای ۴ بعدی اجسام ۳ بعدی میسازند که میتواند هنگام واکنش به محرکهایی مثل گرما، رطوبت و نور حالتشان را تغییر دهند. در واقع این دستگاه برای ساخت اجسامی که میتوانند با محیط سازگار شوند، مفید است؛ اما ساخت این اجسام کار زمانبر و پر زحمتی است. پُر کاربردترین مادهی بهکار رفته در چاپگرهای ۴ بعدی، پلیمری حافظهدار است، که معمولاً باید حداقل ۵ مرحله بر روی آن کار شود تا به اجسامی تبدیل شوند که قابلیت سازگاری با محیط را داشته باشند. همچنین «هیدروژل» برای این استفاده مناسب است؛ اما بسیار نرمتر از آن است که به شکل جسمی سفت و سخت در بیاید.
«ژن دنیگ» و همکارانش از دانشگاه تکنولوژی و طراحی سنگاپور، اخیراً راهی برای چاپ اجسام چهار بعدی سخت با چاپگر ۳ بعدی با کمک منبع گرمایی، طراحی کردهاند. آنها چندین جسم جدید مثل، گل ظریفی که گلبرگهایش جمع میشود، ستارهای که با جلوههای ویژهی گرافیکی برجسته میشود و شبکههایی که درهم تنیده شده و کشیده میشوند، ساختند. این اجسام از نوارهای سه بعدی ساخته شدهاند که گرم شده و به آن انحنا میدهند. این نوارها که در کمتر از یک دقیقه چاپ میشوند، از لایههای سفت پلیمر حافظهدار تشکیل شدهاند که با «الاستومر لاستیکی» که پلیمری با ویژگیهای کشسانی است، جفت شدهاند.
زمانی که این پلیمر تا دمای ۴۵ درجه سانتیگراد گرم میشود، اجزای پلیمر حافظهدار، شل میشوند و اجازه میدهند، الاستومرها خم شوند. وقتی نوار سرد میشود، پلیمر حافظهدار دوباره سخت شده و جسم را به شکل خمیدهای که جدیداً به خود گرفته، ثابت نگه میدارد. «جف اسپینکز»، از دانشگاه ولونگونگ استرالیا میگوید: «محدودیت این روش این است که مداوماً بعد از یک چرخهی گرمایشی، جسم را در جای خود ثابت نگه دارد. این موضوع مانند ماهیچههای مصنوعی برای رباتها و پروتزها است، استفاده از این دستگاه باعث میشود جسم تغییر شکل پیدا کرده و به حالت اولیهی خود برنگردد.» اسپینکز میگوید: «این روش تنها میتواند برای ساخت اجسام پیچیدهای که نیازمند چندین تغییر شکل نیستند، مفید باشد.»
برای مثال، استنت قلبی که لولههایی برای باز کردن رگهای گرفتهی قلب است، میتواند در واکنش به درجه حرارت بدن در رگها، باز شود. کپسولهای دارویی همچنین میتوانند طوری طراحی شوند که زمانیکه دمای بدن بهدلیل عفونت افزایش مییابد، بدون اینکه خم شوند، فعال شوند. این تولید در صنعت مبلمان میتواند در هنگام گرما منقبض شوند. اسپینکز میگوید: «بهعلاوه، این تکنولوژی به آسانی میتواند توسط افرادی که ایدههای دیگری دارند، مورد استفاده قرار گیرد. برای این کار به علم شیمی جدید، مواد و ابزاری خاصی نیاز نیست؛ پس شرایط برای هر کسی فراهم است تا بلافاصله از آن استفاده کند.»
نوشته: آلیس کلین
ترجمه: سوسن زارع - مجله علمی ایلیاد