ما بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد: إضافة بعد جديد لإمكانيات أكبر
استطاع فريق من علماء “معهد Lawrence Livermore الوطني” أن يقوموا بطباعة ثلاثية الأبعاد بخاصية تغير الشكل, والتي بإمكانها تغيير شكلها عند التعرض للحرارة أو الكهرباء. هذا البناء الهندسي المايكرويّ تمت صناعته باستخدام حبر بوليمر موصل ومستجيب للبيئة.
في مقال نشر مؤخراً في مجلة Scientific Reports كشف فيه علماء ومهندسو المختبرات عن استراتيجية لإنشاء الصناديق واللوالب والمساحات من” ذاكرة البوليمر للأشكال”SMPs))، وهي عبارة عن مواد حيوية ذكية تُظهر تغيّرات في الشكل عند تسخينها كهربائيا أو عند تعرضها لدرجات حرارة مناسبة.
إن استخدام مواد ذكية في الطباعة ثلاثية الأبعاد “والتي تعرف بالطباعة رباعية الأبعاد” ليس بالأمر الجديد, كان معهد LNLL أول من جمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والقابلية للطي (بواسطة أساليب الأوريغامي) مع المواد الذكية الموصلة وذلك لبناء هياكل معقدة.
على الورق؛ يصف الباحثون كيفية إنشاء أشكال بدائية من حبر مكون من زيت فول الصويا مع إضافة البوليمرات وألياف النانو الكربونية، وبرمجتها كشكل مؤقت عند حرارة محسوبة هندسيا ومحددة عن طريق تركيب كيميائي. ومن ثم فإن مؤثر تغيير الشكل الناجمة عن الحرارة المحيطة أو تسخين المادة بالكهرباء, والذي يرجع الأشكال المؤقتة إلى شكلها الأساسي.
خلال عملية مباشرة للطباعة “ثلاثية الأبعاد بالحبر”, أنتج باحثو LNLL العديد من الأشكال منها دعامة تتمدد بعد تعرضها للحرارة.
قالت الدكتورة المختصة في هندسة المواد Jennifer Rodriguez ” العملية تشبه خبز الكعك, حيث تأخذ قطعة من الفرن قبل أن تنتهي وتضع الشكل المبدأي للأجزاء عن طريق طيّها أو لفها بعد التبلور الأولي للبوليمر, في النهاية يستطيع الباحثون استخدام المواد لإنتاج أجزاء غاية في التعقيد”.
تضيف: “إذا طبعنا مواد بدرجات حرارة متفاوتة للتحول وعرضناها للحرارة فستنتج أشياء أكثر تعقيداً”.
من خلال العمليات المباشرة للطباعة ثلاثية الأبعاد بالحبر أنتج الفريق العديد من النماذج مثل: جهاز موصل عازل يتحول إلى جهاز توالي عند التعرض للكهرباء أو الحرارة, ودعامة منطوية تتمدد تلقائياً عند التعرض للحرارة وصناديق تفتح أو تغلق عند تسخينها, يمكن استخدام هذه التقنية في العديد من المجالات كالطب او الإلكترونيات.
يقول العالم James Lewicki أن المواد المطبوعة لديها العديد من الصفات مثل: حفظ ذاكرة الشكل السابق, وتفتح المجال لخصائص جديدة كاملة, يمكننا من خلالها بناء أشياء يتم تفعيلها بالكهرباء, وبدلا من التعامل مع كتلة غبية يمكننا البدء ببناء مواد متفاعلة.
إعداد: أحمد فوزي
تدقيق: مرام سالم
المصدر
