3D打印的人造色素可应用于生物医学设备,传感器

企业 Alan 2018-04-16 09:29

  【PConline 资讯】来自新罕布什尔大学的两位研究人员正在转向新型3D打印材料的灵感来源:常见的八爪鱼。作为头足类家族的成员,章鱼,鱿鱼和墨鱼都有一个共同的重要生存机制:它们具有非凡的伪装能力,瞬时转化颜色以适应周围环境。这是一种令人难以置信的伪装,它可以让这些深海生物在躲避捕食者和更容易猎食猎物。

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  现在,来自新罕布什尔大学机械工程系的教授姜云耀教授和Yaning Li花费大量时间研究这种水生动物,并着眼于人工再造它们。他们的研究成果发表在最新一期的科学期刊Advanced Engineering Materials上,其结果简直令人惊叹。

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  首先,我们应该仔细研究这种伪装机制的运作方式,因为它存在于自然界。被称为伪装的水下主人,头足类动物由于其皮肤中高度敏感的色素体器官而具有惊人的伪装能力。色素细胞器官的机制围绕着一个含色素的单一色素细胞,与4至24个径向排列的肌纤维结合在一起。

  当章鱼肌肉收缩时,无论是逃离危险境地还是抓捕猎物,该生物的色素细胞都会快速的变化,从而有效地转移皮肤色素。除了基本的颜色变化之外,头足类动物还可以通过选择性地和顺序地扩大和缩小不同组的色素细胞,在伪装能力方面具有战略意义,从而实现跨越很大范围的颜色转换。用外行人的话来说,章鱼不仅能迅速改变颜色,它也可以有条不紊地与周围环境相匹配。

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  受到这种自然奇观的启发,姜云耀和Yaning Li开始通过多种材料的3D打印方式开发自己的人造色素。尽管章鱼使用他们的色素能力主要用于色素转运,但新罕布什尔大学的教授们试图通过他们的工作带来戏剧性的变化和独特的顺序开放机制。

  拉普拉斯效应(也称为负泊松比效应)的科学概念是实现成功结果的关键,它允许材料在朝不同方向拉伸时沿一个方向扩展。通过在两个不同的方向上调整它们的手性几何形状,他们可以设计一种机制,仅在一个方向上加载时,可以使不同大小的单元顺序打开。这意味着人工设计的单元格可以以不同的排序模式打开,并通过几何和材料的组合进行调整。

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  作为一种有价值的新设计理念,姜云耀和Yaning Li的创新可能会对我们用于促进药物输送和颜色变化的智能超材料产生严重影响。至少可以说,潜在的应用很多。通过利用这些3D打印的色素,生物医学支架,绷带,药物储存器和支架可以设计得更加有效,以适应佩戴者的身体。除了智能响应复合材料,执行器和传感器以及可拉伸电子器件等领域外,可折叠或可展开器件的扩展领域也可以从创新中受益。

  来源:中国3D打印网

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