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Sep 03, 2023

Jennifer Ouellette – 30. August 2022, 19:36 Uhr UTC

Wissenschaftler der Hebräischen Universität Jerusalem haben Holztinte entwickelt, die zu flachen Holzstrukturen extrudiert werden kann und sich beim Trocknen und Schrumpfen selbst in komplexe 3D-Formen verwandelt. Die Forscher präsentierten ihre Forschung letzte Woche auf dem Treffen der American Chemical Society in Chicago. Die Technik könnte eines Tages zur Herstellung von Möbeln oder anderen Holzprodukten eingesetzt werden, die flach an einen Bestimmungsort verschifft und dann getrocknet werden könnten, um die gewünschte endgültige Form zu erhalten.

Wie wir bereits berichtet haben, ist die Entwicklung neuartiger formverändernder Materialien ein sehr aktives Forschungsgebiet, da es so viele vielversprechende Anwendungen gibt, wie zum Beispiel den Aufbau künstlicher Muskeln – künstliche Materialien, Aktuatoren oder ähnliche Geräte, die die Kontraktion, Expansion usw. nachahmen Rotationseigenschaften (Drehmoment) der Bewegung natürlicher Muskeln. Die Formveränderung erfolgt als Reaktion auf einen äußeren Reiz.

Beispielsweise sind die meisten künstlichen Muskeln so konzipiert, dass sie auf elektrische Felder (wie elektroaktive Polymere), Temperaturänderungen (wie Formgedächtnislegierungen und Angelschnüre) und Luftdruckänderungen über Pneumatik reagieren. Im Jahr 2019 versetzte ein Team japanischer Forscher ein kristallines organisches Material mit einem Polymer, um es flexibler zu machen, und demonstrierte ihren Machbarkeitsnachweis, indem sie ihr Material dazu verwendeten, eine Puppe aus Aluminiumfolienpapier dazu zu bringen, Sit-ups zu machen.

Im Jahr 2020 gelang es MIT-Wissenschaftlern, flache Strukturen zu schaffen, die sich in viel kompliziertere Strukturen, einschließlich eines menschlichen Gesichts, verwandeln können. Diese Strukturen nutzten die gleiche Herstellungstechnik wie der 3D-Druck, waren jedoch so konzipiert, dass sie sich im Laufe der Zeit als Reaktion auf Änderungen der Luftfeuchtigkeit und Temperatur verformen. Sie könnten eines Tages zur Herstellung von Zelten verwendet werden, die sich selbstständig entfalten und aufblasen können, wenn sich die Temperatur oder andere Umgebungsbedingungen ändern. Weitere potenzielle Einsatzmöglichkeiten sind verformbare Teleskoplinsen, Stents, Gerüste für künstliches Gewebe und Soft-Robotik.

Letztes Jahr inspirierte Luxo, Jr., Pixars Markenzeichen animierte Luxo-Lampe mit ausbalanciertem Arm, zu einem neuartigen Ansatz zur Herstellung multifunktionaler formverändernder Materialien für Robotik, Biotechnologie und Architekturanwendungen. Physiker der Case Western Reserve University und der Tufts University haben herausgefunden, wie man die normalerweise flache Oberfläche eines Flüssigkristalls aus der Ferne manipulieren kann, ohne dass ein äußerer Reiz (z. B. Druck oder Hitze) erforderlich ist, wodurch sich sein physisches Erscheinungsbild allein durch das Vorhandensein einer holprigen Oberfläche in der Nähe ändert . Und Wissenschaftler der Carnegie Mellon University haben einen einfachen Mechanismus entwickelt, um flache Nudeln für den Versand herzustellen, die beim Kochen eine bestimmte 3D-Form annehmen.

Typische Fertigungstechniken behandeln Materialien wie Holz als passive Objekte, die aktiv geformt werden. „Man presst es, man biegt es, man schnitzt es, man bearbeitet es, um die gewünschte Form zu erhalten“, sagte Eran Sharon während einer Pressekonferenz beim ACS-Treffen. „Wenn man sich die Natur ansieht, wird nichts auf diese Weise hergestellt. Gewebe dehnt sich sanft aus, und die Form entsteht aus dieser Verteilung unterschiedlicher Ausdehnungen und Schrumpfungen. Das ist eine Selbstveränderung. Wir wollten zum Ursprung dieses Konzepts zurückkehren, zu Natur, und zwar mit Holz.“