编程人工水凝胶实现复杂三维运动

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根据最新一期的《自然与中东》杂志；时事通讯报道称，美国得克萨斯大学阿灵顿分校(uta)的研究人员开发了一种新方法，可以对二维(2d)水凝胶进行编程，使其在空之间以时间可控的方式膨胀和收缩，形成复杂的3d形状并实现运动。

研究人员表示，这项技术可能会改变柔性工程系统或设备的设计和制造方法，其潜在应用包括仿生柔性机器人、人工肌肉(柔性材料可以改变形状或响应外部信号移动，如人体肌肉)和可编程物质。

Uta团队使用具有局部膨胀和收缩率的温度敏感水凝胶，并使用数字光4d(3d plus time)打印方法在空之间对水凝胶进行编程，使其随着温度变化而膨胀或收缩。通过这种方法，研究人员可以在一个步骤中同时打印多个三维结构，然后使用数学方法对结构的收缩和膨胀进行编程，以形成三维形状(如鞍形、折叠和圆锥形)及其方向。

研究人员还开发了基于模块化概念的设计规则，以创建更复杂的结构，包括具有程序化顺序运动的仿生结构，这使得形状在空.之间移动时更具动态性研究人员还可以控制结构改变形状的速度，从而创造一个更复杂的连续运动，类似于鱼在水中游泳。

研究人员说，与传统的添加剂制造不同，数字光4d打印方法允许同时打印多个定制设计的3d结构。最重要的是，这种方法速度非常快，而且打印时间不到60秒，因此具有很高的可扩展性。uta创造的可编程三维结构方法有望为生物机器人和组织工程开辟许多新途径，其应用速度和可扩展性将使其成为未来研究和应用开发的独特工具。

主编圈

水凝胶是一种亲水性网络聚合物溶胀体，不溶于水，能吸收和保留大量水分。我们通常吃的果冻和我们使用的一些口罩都与它有关。在科研人员的指导下，它已经成为一种智能材料，可以随着时间的推移自动改变成想要的形状。4d打印方法速度快，扩展性强，可以给72变量水凝胶更多的空空间。它可以被植入人体器官和组织，也可以用来制造生物机器人。在完成人体内的复杂任务后，它仍然可以安静地退休。尽管这些仍处于实验概念阶段，但它们进一步展示了4d打印的革命性潜力。