Исследователи из Чжэцзянского университета представили технологию создания сложных форм из стекла или других твердых материалов с помощью техники оригами. Готовые изделия формируются из гибких листов стекла. Форму можно зафиксировать либо сохранить возможность развернуть и свернуть изделие снова.
Для производства заготовки для будущих изделий ученые смешивали наночастицы кремнезема — основного ингредиента стекла — с раствором светочувствительного жидкого полимера и других соединений. При отверждении смеси ультрафиолетовым светом образовался сшитый поликапролактоновый полимер с крошечными шариками кремнезема, взвешенными в нем.
Изделия, изготовленные с помощью новой технологии. Изображение: Yang Xu, American Chemical Society
Такой лист можно было обрабатывать с помощью традиционной техники оригами при комнатной температуре. Исследователи разрезали, складывали, скручивали и растягивали листы, чтобы сделать журавля, перо, кружевную вазу и сферу из переплетенных лент. При комнатной температуре композит достаточно хорошо сохранял свою новую форму, но его можно было разобрать обратно.
Чтобы зафиксировать новую форму, композит необходимо нагреть примерно до 130 °С в процессе обработки. Термическое воздействие перестраивает звенья между полимерными цепями, прочно фиксируя новую форму. При этом если нагреть готовое изделие до температуры свыше 600 °С, материал теряет поликапролактона и становится непрозрачным. А при увеличении температуры до 1 260 °С частицы кремнезема сплавляются вместе, а объект превращается в прозрачное стекло с гладкой, неслоистой текстурой.
Большинство трехмерных стеклянных и керамических объектов производятся с помощью формовки и выдувания. Но эти методы ограничивают возможности печати сложных форм. Это частично решается с помощью 3D-печати, но она слишком медленная, а готовые изделия имеют многослойную текстуру, которая портит внешний вид.
Исследователи полагают, что новая технология предоставит альтернативный метод для такого производства. Они работают над расширением подхода, чтобы производить с помощью не только стеклянные, но и керамические изделия.
