Исследователи из Университета Техаса в Остине разработали инновационный метод 3D-печати, который позволяет создавать объекты с плавным сочетанием жёстких и мягких зон в одном изделии. Этот подход вдохновлен природой, где твёрдая кость гармонично сочетается с гибким хрящом, обеспечивая надежность и функциональность без разрушения на стыках.
Новый метод основан на использовании специально разработанной жидкой смолы и системы печати с двумя разными цветами света. При облучении фиолетовым светом смола превращается в эластичный, резиновый материал, а при воздействии ультрафиолетового света — становится твёрдой и прочной. Такое локальное управление реакциями позволяет получить единое изделие с зонами различной жёсткости и одновременно с прочным сопряжением между ними.
Главное достижение технологии — предотвращение разрушения на границе между мягкой и твёрдой частями. Учёные встроили молекулу с двумя реактивными группами, которые взаимодействуют на интерфейсе, создавая прочное сцепление и зачастую, плавный переход между зонами. Это делает материал максимально долговечным и пригодным для сложных функциональных изделий.
В лаборатории были напечатаны прототипы, включая небольшой функциональный коленный сустав с гибкими связками и жёсткими костями, двигающимися вместе без трения и разрывов. Также был создан гибкий электронный прибор с золотой проводкой, которая выдерживает изгибы и растяжения, но защищена жёсткими участками для предотвращения повреждений.
Кроме высокой прочности и функциональности, технология отличается скоростью печати и высоким разрешением. Простота и доступность оборудования делают её потенциально доступной для исследователей, медицинских учреждений и образовательных организаций. Ожидается, что метод станет платформой для создания прототипов хирургических моделей, носимых сенсоров и даже мягких роботов.
Этот прогресс поддержан рядом научных фондов, включая Министерство обороны США и Национальный научный фонд, а исследователи подали патент на описанную технологию.
Таким образом, новый метод 3D-печати открывает широкие возможности для производства передовых медицинских устройств, облегчающих жизнь пациентов, и инновационной растягивающейся электроники с высокими эксплуатационными характеристиками.