工程师开发了将2D材料转换为3D形状的编程技术

德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员开发了一种对2D材料进行编程以转换为复杂3D形状的技术。这项工作的目标是创造一种可以模仿活生物体如何扩张和收缩软组织并从而实现复杂的3D运动和功能的合成材料。对薄板或2D材料进行编程以使其变形为3D形状，可以为软机器人，可部署系统和仿生制造提供新技术，这些新技术可以生产模仿生物过程的合成产品。

材料科学与工程系副教授Kyungsuk Yum及其团队开发了用于3D成形的2D材料编程技术。它使团队可以打印以空间控制的平面内生长或收缩编码的2D材料，这些材料可以转换为已编程的3D结构。

他们的研究得到了百胜(Yum)在2019年获得的科学基金会早期职业发展奖的支持，该研究于1月在《自然通讯》上发表。

百胜说：“生物系统中有各种各样的3-D形2-D材料，它们起着各种各样的作用。” “生物体通常通过空间控制其膨胀和收缩来实现复杂的3D形态和柔软细长组织的运动。这种生物过程启发了我们开发一种方法，该方法可以对具有空间控制的平面内生长的2D材料进行编程，从而产生3种-D的形状和动作。”

借助这一灵感，研究人员开发了一种方法，可以独特地创建具有双重弯曲形态和运动的3-D结构，这在活生物体中很常见，但很难用人造材料复制。

他们能够形成形状像汽车，黄貂鱼和人脸的3-D结构。为了物理地实现2D材料编程的概​​念，他们使用了Yum开发的数字光4D打印方法，该方法于2018年在《自然通讯》中分享。

百胜餐饮集团前研究生，第一作者的Amirali Nojoomi表示：“我们的2D打印过程可以同时打印以单独定制的设计编码的多种2D材料，并按需进行转换，并与编程的3D结构并行进行。”纸。“从技术角度来看，我们的方法是可扩展的，可定制的和可部署的，并且可以潜在地补充现有的3D打印方法。”

研究人员还介绍了锥面展平的概念，他们使用锥面对2-D材料进行编程以增加3-D形状的可访问空间。为了解决形状选择问题，他们在2D材料编程中设计了形状引导模块，将形状变形的方向导向目标3D形状。他们灵活的2D打印过程还可以实现多材料3D结构。

材料科学与工程系主任Stathis Meletis说：“百胜博士的创新研究具有许多潜在的应用，这些应用可能会改变我们对软工程系统的看法。“他的开拓性工作确实具有开创性。”

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