Phát triển nhựa in 3D có thể tạo ra vật phẩm vừa mềm vừa cứng

Ngoại trừ xương, cơ thể chúng ta hầu như được tạo thành từ các mô sinh học mềm. Mặt khác, các mặt hàng như thiết bị cấy ghép y tế hoặc thiết bị điện tử đeo được hầu như luôn chứa ít nhất một vài thành phần cứng.

Ngay cả khi các thiết bị này kết hợp một số vật liệu tổng hợp mềm hơn vẫn luôn có một đường ranh giới rõ ràng nơi vật liệu mềm và cứng được kết nối với nhau. Những ranh giới này có thể là nguyên nhân gây khó chịu, giảm chức năng và hư hỏng cơ học khi bị căng thẳng.

Trong tự nhiên, những ranh giới đột ngột như vậy thường được tránh thông qua các mô sinh học chuyển dần từ độ cứng thấp sang độ cứng cao khi chúng kéo dài từ điểm này sang điểm khác. Ví dụ, gân giúp làm trơn tru quá trình chuyển đổi từ mô cơ tương đối mềm sang xương cứng.

Loại nhựa sử dụng để tạo ra thiết bị đeo này, có chức năng chuyển đổi tin nhắn văn bản thành chữ nổi xúc giác.

Các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) và Meta đã tái tạo chất lượng đó trong nhựa in 3D thiol-ene-epoxy. Giống như trường hợp của các loại nhựa cảm quang khác, loại nhựa này chuyển từ trạng thái nhớt sang trạng thái rắn khi tiếp xúc với các kiểu ánh sáng. Các vật thể được xây dựng bằng cách chiếu các mẫu này vào khoang nhựa có mặt trong suốt.

Tuy nhiên, trong trường hợp này, cường độ ánh sáng quyết định độ cứng của chất rắn. Do đó, bằng cách thay đổi cường độ đó một cách có chiến lược trong suốt quá trình xây dựng, bạn có thể tạo ra một sản phẩm nguyên khối dần dần chuyển từ mềm ở vùng này sang cứng ở vùng khác. Độ dẻo dai của vật liệu cũng tăng lên tới 10 lần trong suốt độ dốc.

Trong cuộc trình diễn công nghệ này, các nhà khoa học đã sử dụng nó để in một thiết bị đeo trên ngón tay nguyên khối có thể chuyển đổi tin nhắn văn bản thành chữ nổi. Khi kết nối với máy bơm không khí, thiết bị đeo sẽ đẩy không khí vào và ra khỏi các miếng đệm ấn vào đầu ngón tay của người dùng, tái tạo cảm giác chạm vào các ký tự chữ nổi nổi lên.

Nhà khoa học chính, Tiến sĩ Sijia Huang của LLNL cho biết: “Công trình này đang xem xét liệu chúng tôi có thể thiết kế các gradient cơ học liên tục từ mềm đến cứng trong một hệ thống nhựa duy nhất hay không. Ở đây, chúng tôi đang in mọi thứ chúng tôi thấy, chỉ sử dụng liều lượng ánh sáng để kiểm soát mô đun”.

An Hạ