В свoe врeмя мы дoстaтoчнo чaстo рaсскaзывaли нaшим читaтeлям o рaзличныx сaмoсoбирaющиxся структурax, изготовленных из материалов, меняющих свою форму под воздействием света. Такой механизм хорошо подходит для получения трехмерных форм, состоящих из плоскостей, таких, как кубы и пирамиды. Но для того, чтобы заставить изначально плоский материал свернуться в нечто более сложной формы, ученые из университета Северной Каролины разработали новую технологию, которая позволяет при помощи света с различными параметрами управлять процессом «превращения» с достаточно высокой точностью и избирательностью.
В основу данных исследований легли исследования этой же группы ученых, проведенные еще в 2011 году. Тогда ученым удалось создать плоские шаблоны из материала, который сворачивался в трехмерные объекты под воздействием инфракрасного света. Ключевым моментом разработанной тогда технологии были участки из темного материала, включенные в объем материала или напечатанные на его поверхности в нужных местах. Эти участки поглощают свет более интенсивно, нагреваются и деформируются, перемещая сегмент материала в необходимое положение. А угол отклонения и скорость перемещения регулировались путем изменения ширины и толщины каждой линии светопоглощающего материала.
Одним из недостатков данного метода является то, что воздействие света заставляет перемещаться все изгибы шаблона одновременно. Получить избирательность процесса изгиба ученым удалось за счет изменения цвета материала светопоглощающего материала и, соответственно, длины волны используемого света. Напечатав на основании материала полосы специальными чернилами разного цвета, ученые добились полного управления последовательностью процесса изменения формы. Освещение материала ярким синим светом приводит к началу сворачивания материала по линиям, напечатанным желтыми чернилами, а красный свет вызывает реакцию участков, покрытых чернилами синего цвета.
Такой подход позволяет ученым разработать структуру шаблона с тщательно заданной последовательностью изменения формы. Помимо использования основных цветов чернил, такая технология допускает использование смешанных цветов, что, в свою очередь, позволяет управлять скоростью перемещения отдельных сегментов, которая может быть разной при использовании света одной длины волны.
Возможность создания самособирающихся материалов, в структуре которых заключена «инструкция» по сборке конечного изделия, имеет массу вариантов ее использования. Данная технология может быть использована для создания роботов-трансформеров, которые хранятся в плоском компактном виде и сворачиваются только в случае необходимости их использования. Нечто подобное можно также использовать для развертывания панелей солнечных батарей космических аппаратов, для создания новых электронных компонентов и медицинских устройств.
