Μια ερευνητική ομάδα στη Νότια Κορέα ανέπτυξε νέα μέθοδο 4D εκτύπωσης που αξιοποιεί απόβλητα θείου από τη διύλιση πετρελαίου για να δημιουργεί ανακυκλώσιμες δομές οι οποίες αλλάζουν σχήμα και μπορούν να κινηθούν αυτόνομα υπό συγκεκριμένα ερεθίσματα.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Advanced Materials και παρουσιάζεται ως μια από τις πρώτες σαφείς εφαρμογές όπου ένα βιομηχανικό απόβλητο μετατρέπεται σε λειτουργικό υλικό για προηγμένες ρομποτικές και προσαρμοζόμενες κατασκευές.
Η ουσία της έρευνας δεν είναι μόνο η 4D εκτύπωση αλλά το υλικό
Το βασικό επίτευγμα των ερευνητών δεν είναι απλώς ότι έφτιαξαν ένα αντικείμενο που αντιδρά σε φως ή θερμότητα. Το κρίσιμο σημείο είναι ότι κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν θείο, ένα άφθονο υποπροϊόν της πετρελαϊκής βιομηχανίας, για να δημιουργήσουν ένα νέο εκτυπώσιμο πολυμερές υλικό που μπορεί να περάσει από τη συμβατική 3D εκτύπωση στη λεγόμενη 4D εκτύπωση, δηλαδή σε κατασκευές που μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου όταν δεχθούν κάποιο ερέθισμα.
Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι οι εκτυπωμένες δομές δεν μένουν στατικές. Μπορούν να αλλάζουν μορφή όταν εκτεθούν σε θερμότητα ή φως, ενώ με την προσθήκη μαγνητικών σωματιδίων μπορούν να ανταποκρίνονται και σε μαγνητικά πεδία, κάτι που ανοίγει τον δρόμο για απλά αυτόνομα «μαλακά ρομπότ».
Γιατί το θείο ήταν δύσκολο να χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα
Τα λεγόμενα sulfur plastics θεωρούνται εδώ και καιρό υποσχόμενα υλικά, επειδή μπορούν να προσφέρουν χρήσιμες ιδιότητες, όπως μετάδοση υπέρυθρου φωτός και δέσμευση βαρέων μετάλλων.
Ωστόσο, ήταν δύσχρηστα για προηγμένη εκτύπωση, επειδή η εσωτερική δομή τους δεν τα έκανε εύκολα διαμορφώσιμα σε πολύπλοκες γεωμετρίες. Εκεί ακριβώς παρενέβη η κορεατική ομάδα, σχεδιάζοντας ένα πιο χαλαρό πολυμερικό δίκτυο που επιτρέπει στο υλικό να εξωθείται και να εκτυπώνεται σε πιο σύνθετες δομές.
Πώς προκύπτουν οι αυτόνομες δομές
Σύμφωνα με την έρευνα, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν εκτυπωμένες δομές που αλλάζουν σχήμα υπό εξωτερικά ερεθίσματα και μπορούν να συναρμολογηθούν πιο εύκολα χάρη σε ένα είδος συγκόλλησης που ενεργοποιείται με ειδικό λέιζερ μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.
Αυτό το στοιχείο είναι σημαντικό, επειδή επιτρέπει την κατασκευή πιο πολύπλοκων αντικειμένων, κάτι απαραίτητο αν τέτοιες τεχνολογίες περάσουν αργότερα από το εργαστήριο σε πιο πρακτικές εφαρμογές.
