幾個(gè)月前，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的一個(gè)研究小組利用3D打印技術(shù)創(chuàng)造了一系列自折疊3D物體。近日，這項(xiàng)技術(shù)的研究人員又推出了一種由導(dǎo)電3D打印材料和紙張制成的紙質(zhì)機(jī)器人，當(dāng)對(duì)該機(jī)器人施加電流時(shí)，紙張可以折疊和展開。

如果用一個(gè)時(shí)髦的詞來形容，這就叫4D打印。

△由紙和3D打印制成的機(jī)器人抓取器（來源：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)）

    “我們正在重新發(fā)明這種非常古老的材料，將紙張變成了另一種媒介，一種兼具藝術(shù)和實(shí)用功能的媒介?！比祟愑?jì)算機(jī)交互研究所（HCII）助理教授，變形物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室主任Lining Yao說。訣竅是3D打印材料polylactide，一種具有形狀記憶行為的熱塑性塑料。將它與導(dǎo)電的石墨烯結(jié)合，制成3D打印的“墨水”。

     為了制造紙質(zhì)機(jī)器人，研究人員采用了FDM 3D打印機(jī)，并在普通紙上3D打印了0.5mm厚的導(dǎo)電油墨層。然后他們?cè)?60華氏度的烤箱中加熱。一旦從烘箱中取出，將紙張彎曲或折疊成所需形狀并使其冷卻，這將是紙張的默認(rèn)形狀。然后將電線連接到致動(dòng)器上，并且使用電流加熱致動(dòng)器，使熱塑性塑料膨脹并因此使紙張變直。斷掉電流后，紙張將自動(dòng)返回其默認(rèn)形狀。

   “大多數(shù)機(jī)器人 - 甚至那些用紙制成的機(jī)器人 - 都需要外部電機(jī)，”研究員Guanyun Wang說。 “我們創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)，不僅僅是機(jī)器人技術(shù)，還包括互動(dòng)藝術(shù)，娛樂和家庭應(yīng)用?！?/p>

△卡內(nèi)基梅隆大學(xué)由普通紙制成的人造含羞草，葉子對(duì)人體觸摸有反應(yīng)。圖片來源：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)

     為了展示藝術(shù)潛力，6月份，在中國杭州浙江大學(xué)的一個(gè)研討會(huì)上，50多名學(xué)生使用紙張驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)作精美的彈出書籍，包括梵高星夜之類的著名藝術(shù)作品的詮釋。

     Yao說，研究人員正在改進(jìn)這種方法，改變打印速度或熱塑性塑料線的寬度，以實(shí)現(xiàn)不同的折疊或彎曲效果。據(jù)報(bào)道，他們還開發(fā)了可以控制紙張執(zhí)行器的打印觸摸傳感器，手指滑動(dòng)傳感器和彎曲角度檢測(cè)器的方法。 Yao和她的團(tuán)隊(duì)希望通過使用更具導(dǎo)熱性的紙張和開發(fā)定制用于執(zhí)行器的打印細(xì)絲來加速驅(qū)動(dòng)。用于紙張的相同致動(dòng)也可用于塑料和織物。