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2D到3D繪圖首次用筆就能實(shí)現(xiàn) 發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上

2021-03-26 14:20:37來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

鋼筆繪圖是一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、直觀的2D圖形制作方法,而標(biāo)準(zhǔn)的3D打印需要一臺(tái)笨重、昂貴的機(jī)器,日,科學(xué)家首次用筆實(shí)現(xiàn)了2D到3D的轉(zhuǎn)變。據(jù)24日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的最新論文,來(lái)自韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可以直接將筆畫(huà)的2D圖形轉(zhuǎn)換成3D圖形的技術(shù)。

報(bào)道稱(chēng),研究人員使用了一種類(lèi)似記號(hào)筆的筆,用紅色和黑色的墨水在一塊巖石上,畫(huà)了一朵小紅花模樣的圖案。他們?cè)诠P中加入兩種不同的墨水:一種是紅色墨水,其中含有被稱(chēng)為表面活劑的化合物,可使油墨的黏合降低;另一種是黑色墨水,不含表面活劑,它可將圖形“錨定”在其繪制的表面上(如巖石),使得紅色墨水繪制的圖形在轉(zhuǎn)變?yōu)?D形狀時(shí)能夠固定。

當(dāng)研究人員將繪制好的圖案浸入水中時(shí),黑色墨水保持不動(dòng),但由于受一種被稱(chēng)為毛細(xì)管誘導(dǎo)剝離現(xiàn)象的影響,紅色墨水膜會(huì)浮起,在該現(xiàn)象中,水會(huì)滲透到黏較低的墨水和巖石之間。墨水是疏水的,可以排斥水,因此由于薄膜和水之間的張力,黏較小的墨水以3D形狀漂浮在表面上。

科學(xué)家們?cè)谠噲D將成品從水中移走時(shí)遇到了一個(gè)障礙:精致的3D膠片無(wú)法保持原狀。因此,他們通過(guò)添加鐵微粒來(lái)調(diào)整兩種墨水的化學(xué)成分,并將圖紙浸入含有過(guò)硫酸鉀的溶液中。論文中稱(chēng),過(guò)硫酸鉀在浸泡3分鐘后會(huì)與鐵發(fā)生反應(yīng),可覆蓋并增強(qiáng)3D物體的強(qiáng)度。

研究人員說(shuō),這種墨水可以應(yīng)用于現(xiàn)有的批量生產(chǎn)印刷品技術(shù)中,比如印刷報(bào)紙的卷對(duì)卷系統(tǒng)。物品將以2D形式被批量打印,然后被浸入到過(guò)硫酸鉀溶液中,并轉(zhuǎn)化為3D形式。

報(bào)道稱(chēng),該團(tuán)隊(duì)承認(rèn),這項(xiàng)技術(shù)還需要改進(jìn)。例如,要將該技術(shù)用于建造諸如太陽(yáng)能電池板之類(lèi)的物體,它還必須能夠承載導(dǎo)電組件。沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的哈佛大學(xué)工程師詹妮弗·劉易斯對(duì)此表示贊同。她說(shuō),如果墨水膜能夠攜帶電子電路,“那將是非常強(qiáng)大的。”盡管如此,她說(shuō),該團(tuán)隊(duì)的方法對(duì)3D打印領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的進(jìn)步。

韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)與技術(shù)研究所材料科學(xué)家金繼云表示,這項(xiàng)技術(shù)除了對(duì)制造業(yè)有價(jià)值之外,用筆寫(xiě)作還有一種不可抗拒的力量。“人們?nèi)匀幌矚g用手作畫(huà)。”她說(shuō):“看著自己的畫(huà)變得栩栩如生是一件有趣的事,因此我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)也有藝術(shù)價(jià)值。”(張佳欣)

責(zé)任編輯:孫知兵

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