Технология, вдохновленная оригами, используется для создания стеклянных предметов

Большинство трехмерных стеклянных объектов изготавливаются с помощью литья, выдувания или, возможно, даже 3D-печати. Однако китайские исследователи разработали метод складывания таких предметов в форму, и он имеет некоторые ключевые преимущества по сравнению с другими методами.

Процесс, вдохновленный оригами, был разработан учеными из Чжэцзянского университета.

Они начали со смешивания наночастиц кремнезема (диоксид кремния) с раствором светочувствительного жидкого полимера и других соединений.

Воздействие ультрафиолетового света впоследствии превратило раствор в твердый поперечно-сшитый поликапролактоновый полимер, в котором были суспендированы шарики диоксида кремния.

Ученые разрезали материал на плоские полупрозрачные листы с механическими свойствами, подобными бумаге. Затем они сложили, скрутили и вытянули эти листы в трехмерные формы, такие как журавль, кружевная ваза, перо и сфера из переплетенных лент.

Хотя листы обычно сохраняли эту форму при складывании при комнатной температуре, было обнаружено, что если полимер нагреть до 129 ºC при складывании или растяжении, он будет сохранять свою точную форму на протяжении всего остального процесса.

Это происходило потому, что применение тепла постоянно перестраивало связи между полимерными цепями.

Затем исследователи нагрели сложенные листы до температуры более 593 ºC. Это заставило полимер расплавиться, оставив непрозрачную версию сложенного объекта, состоящую только из связанных шариков кремнезема.

Когда объект был затем нагрет до более чем 1260 ºC, шарики расплавились, слились воедино и стали прозрачными, образуя гладкий, прозрачный готовый продукт.

Утверждается, что новый метод позволяет производить гораздо более сложные объекты, чем это возможно при литье стекла или выдувании. Исследователи говорят, что новая технология значительно быстрее, чем 3D-печать, плюс не приводит к грубому, многослойному виду многих 3D-печатных предметов.

В настоящее время ученые адаптируют технологию для использования в производстве керамических изделий, заменяя частицы кремнезема частицами из таких материалов, как диоксид титана и диоксид циркония.

Группа также экспериментирует с комбинацией киригами и 3D-печати, чтобы создавать еще более сложные формы. «Когда вы складываете лист бумаги, уровень сложности несколько ограничен, а 3D-печать довольно медленная, — говорит Тао Се, главный исследователь проекта. «Поэтому мы хотим посмотреть, сможем ли мы объединить эти две техники, чтобы воспользоваться их привлекательными свойствами. Это дало бы нам свободу делать детали практически любой формы».