上海快三走势图彩经网|治疗癌症、体内支架组装、建筑自行修复……厉害了,我的4D打印!|前沿 bti体育下载
作者:  匿名
长春新区的人看过来,每一条都让你热血沸腾!

上海快三走势图彩经网|治疗癌症、体内支架组装、建筑自行修复……厉害了,我的4D打印!|前沿

上海快三走势图彩经网,有没有想过?打印出来的一件东西在时空里会自动变形?别以为这是科幻世界。4d打印已经完全可以实现了。

作为当下风头正劲的前沿技术之一,3d打印已经经历了从概念到流行、从流行到产业化的阶段,很多学校也在开设3d打印相关课程。然而,当人们还沉浸在3d打印技术的神奇时,在美国的ted大会上,来自麻省理工学院(mit)的蒂比茨团队已经向世人展示了其4d打印的初步技术。

为了撩开4d打印的面纱,播报君今天特意请对此有特别研究的北京市第六十五中学的李岩老师,请他详细介绍下引领科技潮流的4d打印技术。

(李岩:首都经济贸易大学博士研究生。主要研究领域为创客教育、3d打印和虚拟现实技术。2014年9月开始从事三维设计与3d打印的教学与研究工作,东城区教师研修中心三维设计核心专家组成员。)

播报君

李岩

播报君

4d打印听起来很前沿,它到底是怎样一个神奇的存在?

李岩:麻省理工学院的研究员斯凯勒•蒂比茨通过一个实验,向我们展示了这种新一代打印技术。在演示中,他将一段绳状物放入水中, 该物体能自动折成mit字样的立体结构。4d打印就是在3d打印的基础上增加了时间维度t,是可编程材料实现自我构建和重组装的技术。

即在3d打印过程中,在预先设定的部位内置入智能材料。打印完成后,将产品置于特定的环境中,智能材料在外界环境的作用下发生物理或化学变化,导致产品形状、强度等发生改变,最终按照产品设计,折叠成相应形状。正如斯凯勒•蒂比茨所言:“4d打印技术就是把智慧植入到材料中去”。

播报君

4d打印现在可以运用到哪些领域?

李岩:根据4d打印的特点,目前初步设想应用于以下几个领域。但可以肯定的是,4d打印的应用远远不止这些。

军事领域:大型武器受攻击后可自行修复

美国军队已经将3d打印技术应用于军事设施和装备中,成功地打印出军工零件,且应用的规模和兵种正在不断扩大。可以想象,未来采用4d打印技术制造出的零部件可实现自行装配。大型作战武器平台可使用4d打印进行生产,在受到敌人攻击受伤后,很快可以将损坏的部件拆除,安装上再生后的部件,从而实现自行修复的效果。

公共领域:公共设施建造维护省时省力题

城市中的公共服务设施往往设计复杂、结构庞大,且造价昂贵。如果某一部分受损或需要重新调整,传统的做法就是大兴土木,耗费大量的人力和物力进行旷日持久的改造。随着4d打印技术的出现和成熟,在公共设施的设计和建造过程中使用4d打印材料,可以通过不同的触发来改变部件的形状和尺寸,在部件损坏时,还可以根据对环境变化的感知,及时地进行自我修复。

医疗领域:心脏支架体内组装、治疗癌症

如今,3d打印技术已经广泛应用于医疗领域。人造器官、人造假肢、人造骨头等医学案例令人称奇。4d打印出现后,将在医疗领域发挥更大的作用,从而极大地降低医疗成本,减轻患者病痛。借助于4d打印技术,在为病人安装心脏支架时无需做开胸手术,只需向血液循环系统中注射入携带设计方案的智能材料,待其到达心脏指定部位后自行组装成支架即可。

除此之外,4d打印技术还可用于治疗癌症和更换受损的软组织。在抗癌药物研发的过程中,可将癌细胞设置为触发“抗癌物”变形的催化剂。当“抗癌物”遭遇癌细胞时,可以自动触发变形,直接将癌细胞吞噬,并自行分解随人体代谢排出体外。在更换受损的软组织时,4d打印的植入物可随人体内的实际情况来进行变化,从而最大限度地减少人体排斥的不良反应。

请输入

4d打印好酷炫,它的核心技能武器是什么?

李岩:4d打印的核心技术归纳起来有三点、。具体为:可编程材料、触发变形的“催化剂”、增材制造技术。听起来有点高深,但也很好理解。

可编程材料

4d打印技术的关键更多地是依赖智能材料,而非打印技术。它所需要的并非一般的普通材料,而是带有记忆功能的智能材料,是一种能够感知外部刺激,如水、光、电磁场等,将传感、控制和驱动三种功能集于一身,并能够通过判断而进行自我变形、组装的新型功能材料。现阶段,4d打印所需要的材料一般包括电活性聚合物(epa)、形状记忆材料(smm)、压电材料、电磁流变体、磁致伸缩材料等。

触发变形的“催化剂”

除了智能材料外,4d打印还有另一项非常关键的决定性因素,即要有能够触发4d打印产品自我组装或自我变形的“催化剂”。这些“催化剂”不仅仅包括水,根据不同的智能材料,还可能包含光、热、声音、震动、气体,甚至是电磁场。也就是说,通过软件设定好模型后,在特定环境下,无需人为干预,无需额外提供能量,4d打印生产的智能产品便可按照事先的设计,在规定的时间内进行自我组装。

增材制造技术

增材制造技术,又称快速成型技术,是近20年来信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的先进制造技术。增材制造依据三维设计数据逐层累加材料的方法制造实体零件。其制造原理是材料逐点累积形成面,之后逐面累积成为体。增材制造技术作为3d打印技术的核心技术,目前已经发展成熟。例如,3d打印巧克力和3d打印煎饼等也是应用此技术。

请输入

4d打印那么牛,为什么现在大家了解并不多呢?

李岩:大家熟知的3d打印的发展虽然迅速,但至今仍未普及。核心问题是打印设备的技术与打印材料的单一两方面。4d打印作为新生技术同样会面临技术环节的制约,主要瓶颈大致有三个方面。

首先是打印机硬件的制约。一方面打印大型构件需要大型的4d打印机,这就使得打印机的价格必然会十分昂贵;另一方面,4d打印的普及需要进入家庭,而如何做到小型化的同时保证打印精度还需要走很长的一段路。

其次是打印材料的制约。与3d打印相类似,打印材料也是制约4d打印发展的瓶颈之一。由于4d打印加入了时间维度,因此对于打印材料的要求更为复杂。未来如何开发出更加简单和低价的打印材料是4d打印技术亟待解决的问题。

最后是设计软件的制约。4d打印之所以能够通过介质触发,从而在特定的时间和环境下进行自我变形和更新,除了材料本身与打印技术之外,另外一个关键要素就是软件的设计。因此,如何专业化地让用户“傻瓜式”地操作是影响4d打印普及的重要因素。

请输入

对于4d打印,有什么值得期待的?

李岩:如今,我们已经真切的体验到3d打印带来的精彩与便捷。接下来,我们必将张开怀抱迎接4d打印时代的到来。随着资本的注入和技术的快速发展,制约4d打印发展的诸多问题和瓶颈将很快得到有效解决,这也必将引领新一轮的制造业变革。4d打印将会给人类社会的发展带来深刻的变化与影响,将人类的梦想变为现实。

更多精彩内容请详见《中小学信息技术教育》杂志!

《中小学信息技术教育》杂志官方网站:http://www.itedu.org.cn。

国内统一连续出版物号:cn11-4860/g4。

订阅方式:邮局订阅、杂志社发行部订阅。

邮发代号:2-103,全年定价:240元(含手机客户端)。

邮箱:itedu_bj@163.com。

资料来源:《中小学信息技术教育》,有删改

作者:李岩

编辑:刘钰

阅读推荐

河南老人花千元打造“兰博基尼”,装“剪刀门”,时速可达40公里
湖人队如何才能打进季后赛?

© Copyright 2018-2019 luxurybeachre.com bti Inc. All Rights Reserved.