Insinyur mengembangkan teknologi pemrograman untuk mengubah material 2-D menjadi bentuk 3-D
Spotlight

Insinyur mengembangkan teknologi pemrograman untuk mengubah material 2-D menjadi bentuk 3-D


Bentuk 3D dibuat di lab Yum Credit: UT Arlington

Peneliti dari University of Texas di Arlington telah mengembangkan teknik yang memprogram material 2-D untuk diubah menjadi bentuk 3-D yang kompleks.

Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menciptakan bahan sintetis yang dapat meniru bagaimana organisme hidup mengembang dan berkontraksi jaringan lunak sehingga mencapai gerakan dan fungsi 3-D yang kompleks. Pemrograman lembaran tipis, atau bahan 2-D, untuk berubah menjadi bentuk 3-D dapat memungkinkan teknologi baru untuk robotika lunak, sistem yang dapat diterapkan, dan manufaktur biomimetik, yang menghasilkan produk sintetis yang meniru proses biologis.

Kyungsuk Yum, seorang profesor di Departemen Ilmu dan Teknik Material, dan timnya telah mengembangkan teknik pemrograman material 2-D untuk pembentukan 3-D. Hal ini memungkinkan tim untuk mencetak materi 2-D yang dikodekan dengan pertumbuhan atau kontraksi dalam bidang yang dikendalikan secara spasial yang dapat berubah menjadi struktur 3-D yang terprogram.

Penelitian mereka, didukung oleh Penghargaan Pengembangan Karir Awal National Science Foundation yang diterima Yum pada 2019, diterbitkan pada Januari di Komunikasi Alam.

“Ada beragam bahan 2-D berbentuk 3-D dalam sistem biologis, dan mereka memainkan fungsi yang beragam,” kata Yum. “Organisme biologis sering mencapai morfologi 3-D yang kompleks dan gerakan jaringan ramping lembut dengan mengendalikan ekspansi dan kontraksi secara spasial. Proses biologis semacam itu telah mengilhami kami untuk mengembangkan metode yang memprogram bahan 2-D dengan pertumbuhan dalam bidang yang dikendalikan secara spasial untuk menghasilkan 3 -D bentuk dan gerakan. “

Dengan inspirasi ini, para peneliti mengembangkan pendekatan yang secara unik dapat membuat struktur 3-D dengan morfologi dan gerakan melengkung ganda, yang biasa terlihat pada organisme hidup tetapi sulit untuk ditiru dengan bahan buatan manusia.

Mereka mampu membentuk struktur 3-D yang berbentuk seperti mobil, ikan pari, dan wajah manusia. Untuk mewujudkan secara fisik konsep pemrograman materi 2-D, mereka menggunakan metode pencetakan 4-D lampu digital yang dikembangkan oleh Yum dan dibagikan di Nature Communications pada 2018.

“Proses pencetakan 2-D kami dapat secara bersamaan mencetak beberapa bahan 2-D yang dikodekan dengan desain yang disesuaikan secara individual dan mengubahnya sesuai permintaan dan secara paralel dengan struktur 3-D yang diprogram,” kata Amirali Nojoomi, mantan mahasiswa pascasarjana Yum dan penulis pertama dari kertas. “Dari sudut pandang teknologi, pendekatan kami dapat diskalakan, dapat disesuaikan, dan dapat diterapkan, dan berpotensi dapat melengkapi metode pencetakan 3-D yang ada.”

Para peneliti juga memperkenalkan konsep perataan kerucut, di mana mereka memprogram bahan 2-D menggunakan permukaan kerucut untuk meningkatkan ruang yang dapat diakses dari bentuk 3-D. Untuk memecahkan masalah pemilihan bentuk, mereka merancang modul pemandu bentuk dalam pemrograman material 2-D yang mengarahkan arah morphing bentuk ke bentuk 3-D yang ditargetkan. Proses pencetakan 2-D yang fleksibel juga dapat mengaktifkan struktur 3-D multimaterial.

“Penelitian inovatif Dr. Yum memiliki banyak aplikasi potensial yang dapat mengubah cara kita memandang sistem rekayasa lunak,” kata Stathis Meletis, ketua Departemen Ilmu dan Teknik Material. “Karya perintisnya benar-benar inovatif.”


Peneliti menciptakan hidrogel yang mampu bergerak kompleks


Informasi lebih lanjut:
Amirali Nojoomi dkk. Pemrograman materi 2D untuk pembentukan 3D, Komunikasi Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-20934-w

Disediakan oleh University of Texas di Arlington

Kutipan: Insinyur mengembangkan teknologi pemrograman untuk mengubah material 2-D menjadi bentuk 3-D (2021, 5 Februari), diakses 5 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-technology-d-materials.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini