Пластик заставили самостоятельно собраться в коробочку

Исследователи из университета Северной Каролины разработали плоские пластиковые фигурки, самостоятельно собирающиеся в трёхмерные объекты при освещении лампой, сообщает Мембрана.

Для получения такого эффекта авторы работы воспользовались прозрачными листами полистирола с предварительным механическим напряжением. Листы были пропущены сквозь принтер, который нанес на определённые участки поверхности толстые чёрные линии. Далее из листа выкраивалась нужная модель, например, развёртка куба.

При освещении лампой чёрная краска поглощала гораздо больше инфракрасного света, чем окружающий материал, моментально нагреваясь. Локальный нагрев пластика приводил к небольшому размягчению полимера в этих точках. Внутренние напряжения заставляли конструкцию изгибаться вдоль чёрных линий, и она принимала заранее заданную форму.

Учёные составили компьютерную модель процесса, выяснив, что для желаемого результата очень важна скорость нагрева чёрных линий: окружающий их пластик при этом не должен успевать заметно разогреться.

Изменяя ширину линий, можно регулировать угол сгиба. Авторы разработки по желанию получали и 90 градусов поворота плоскостей, и 120.

Новая техника самосборки совместима с различными методами печати и выпуска полимерных плёнок – струйной, трафаретной и рулонной технологией. Нанося такие чёрные «петли» с разных сторон листа, можно заставить его складываться в разные стороны. Таким образом, появляется возможность получать из плоских выкроек различные объёмные формы, не прикасаясь к ним руками, а всего лишь освещая весь предмет ярким светом.

Ранее подобные самоскладывающиеся материалы реагировали на нагрев при прохождении тока по отдельным участкам, на общий нагрев всего предмета или капиллярные силы, возникающие при смачивании поверхности.

О своём изобретении американцы рассказали в статье в журнале Soft Matter.