在百胜实验室创建的3D形状Credit: UT阿灵顿德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员开发了一种技术，该技术对二维材料进行编程，使其转化为复杂的三维形状。这项工作的目标是创造合成材料，模拟生物如何扩张和收缩软组织，从而实现复杂的三维运动和功能。将薄片或二维材料编程为三维形状，可以为软机器人、可部署系统和仿生制造提供新技术，仿生制造生产模拟生物过程的合成产品。
材料科学与工程系副教授Kyungsuk Yum和他的团队开发了用于三维成型的二维材料编程技术。它允许团队打印用空间控制的面内生长或收缩编码的二维材料，这些材料可以转换成编程的三维结构。
他们的研究得到了百胜2019年获得的国家科学基金会早期职业发展奖的支持，并于1月份发表在《自然通讯》上。
百胜说:“生物系统中有各种各样的三维形状的二维材料，它们发挥着多样的功能。生物有机体通常通过在空间上控制其膨胀和收缩来实现柔软细长组织的复杂三维形态和运动。这种生物过程启发我们开发了一种方法，利用空间控制的面内生长对二维材料进行编程，以产生三维形状和运动。”
受此启发，研究人员开发了一种方法，可以独特地创建具有双曲面形态和运动的三维结构，这种结构在活生物体中很常见，但很难用人造材料复制。
他们能够形成类似汽车、黄貂鱼和人脸的三维结构。为了在物理上实现二维素材编程的概念，他们使用了百胜开发的数字光四维打印方法，并于2018年在《自然通讯》上分享。
百胜集团前研究生、该论文第一作者Amirali Nojoomi表示:“我们的二维打印流程可以同时打印多个用单独定制的设计编码的二维材料，并根据需求将其转换为可编程的三维结构。“从技术角度来看，我们的方法是可扩展的、可定制的和可部署的，它有可能补充现有的三维打印方法。”
研究人员还引入了锥形展平的概念，他们利用锥形表面对二维材料进行编程，以增加三维形状的可访问空间。为了解决形状选择问题，他们在二维材料编程中设计了形状引导模块，将形状变形的方向导向目标三维形状。他们灵活的二维印刷工艺也可以实现多材料的三维结构。
“百胜博士的创新研究有许多潜在的应用，这些应用可能会改变我们看待软工程系统的方式，”材料科学与工程系主任斯塔特·梅莱斯蒂斯(Stathis Meletis)说。"他的开创性工作确实具有开创性。"
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