Les scientifiques des matériaux apprennent à modifier la forme des cristaux liquides
Les chercheurs ont également imprimé en 3D des structures composées de deux couches de LCE avec des propriétés différentes et ont montré que cela donnait au matériau encore plus de degrés de liberté d'actionnement. Les chercheurs ont également imprimé des structures en treillis avec le matériau, qui pourrait être utilisé dans des applications médicales. Crédit :Université de Californie à San Diego
Une nouvelle méthode d'impression 3D facilitera la fabrication et le contrôle de la forme des robots souples, muscles artificiels et appareils portables. Des chercheurs de l'UC San Diego montrent qu'en contrôlant la température d'impression de l'élastomère à cristaux liquides, ou LCE, ils peuvent contrôler le degré de rigidité du matériau et sa capacité à se contracter, également appelé degré d'actionnement. Quoi de plus, ils sont capables de modifier la rigidité de différentes zones d'un même matériau en l'exposant à la chaleur.
Comme preuve de concept, les chercheurs ont imprimé en 3D en une seule impression, avec une seule encre, des structures dont la raideur et l'actionnement varient par ordre de grandeur, de zéro à 30 pour cent. Par exemple, une zone de la structure LCE peut se contracter comme des muscles; et un autre peut être flexible, comme les tendons. La percée a été possible parce que l'équipe a étudié de près le LCE pour mieux comprendre ses propriétés matérielles.
L'équipe, dirigé par Shengqiang Cai, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial de la UC San Diego Jacobs School of Engineering, détaille leur travail dans le numéro du 25 septembre de Avancées scientifiques .
Les chercheurs ont été inspirés pour créer ce matériau avec différents degrés d'actionnement par des exemples de la biologie et de la nature. En plus de l'association des muscles et des tendons, les chercheurs se sont inspirés du bec du calmar, qui est extrêmement rigide à la pointe mais beaucoup plus doux et malléable là où il est connecté à la bouche du calmar.
"L'impression 3D est un excellent outil pour faire tellement de choses différentes, et c'est encore mieux maintenant que nous pouvons imprimer des structures qui peuvent se contracter et se raidir à volonté sous certains stimuli, dans ce cas, Chauffer, " a déclaré Zijun Wang, le premier auteur de l'article et un doctorat. étudiant dans le groupe de recherche de Cai.
Comprendre les propriétés des matériaux
Pour comprendre comment régler les propriétés matérielles du LCE, les chercheurs ont d'abord étudié le matériau de très près. Ils ont déterminé que le filament LCE imprimé est composé d'une coque et d'un noyau. Alors que la coque se refroidit rapidement après l'impression, devenir plus rigide, le noyau se refroidit plus lentement, restant plus malléable.
