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面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

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“神筆馬良”童話成真

2D到3D繪圖首次用筆就能實現

2021-03-26 科技日報 張佳欣
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語音播報

  科學家首次用筆實現2D繪圖到3D的轉變,圖為實驗過程視頻截圖。圖片來源:《科學》雜志網站

  鋼筆繪圖是一種簡單、廉價、直觀的2D圖形制作方法,而標準的3D打印需要一臺笨重、昂貴的機器,近日,科學家首次用筆實現了2D到3D的轉變。據24日發表在《科學進展》雜志上的最新論文,來自韓國首爾國立大學的研究人員開發了一種可以直接將筆畫的2D圖形轉換成3D圖形的技術。

  報道稱,研究人員使用了一種類似記號筆的筆,用紅色和黑色的墨水在一塊巖石上,畫了一朵小紅花模樣的圖案。他們在筆中加入兩種不同的墨水:一種是紅色墨水,其中含有被稱為表面活性劑的化合物,可使油墨的黏合性降低;另一種是黑色墨水,不含表面活性劑,它可將圖形“錨定”在其繪制的表面上(如巖石),使得紅色墨水繪制的圖形在轉變為3D形狀時能夠固定。

  當研究人員將繪制好的圖案浸入水中時,黑色墨水保持不動,但由于受一種被稱為毛細管誘導剝離現象的影響,紅色墨水膜會浮起,在該現象中,水會滲透到黏性較低的墨水和巖石之間。墨水是疏水性的,可以排斥水,因此由于薄膜和水之間的張力,黏性較小的墨水以3D形狀漂浮在表面上。

  科學家們在試圖將成品從水中移走時遇到了一個障礙:精致的3D膠片無法保持原狀。因此,他們通過添加鐵微粒來調整兩種墨水的化學成分,并將圖紙浸入含有過硫酸鉀的溶液中。論文中稱,過硫酸鉀在浸泡3分鐘后會與鐵發生反應,可覆蓋并增強3D物體的強度。

  研究人員說,這種墨水可以應用于現有的批量生產印刷品技術中,比如印刷報紙的卷對卷系統。物品將以2D形式被批量打印,然后被浸入到過硫酸鉀溶液中,并轉化為3D形式。

  報道稱,該團隊承認,這項技術還需要改進。例如,要將該技術用于建造諸如太陽能電池板之類的物體,它還必須能夠承載導電組件。沒有參與這項研究的哈佛大學工程師詹妮弗·劉易斯對此表示贊同。她說,如果墨水膜能夠攜帶電子電路,“那將是非常強大的?!北M管如此,她說,該團隊的方法對3D打印領域來說是一個重要的進步。

  韓國蔚山國家科學與技術研究所材料科學家金繼云表示,這項技術除了對制造業有價值之外,用筆寫作還有一種不可抗拒的力量?!叭藗內匀幌矚g用手作畫?!彼f:“看著自己的畫變得栩栩如生是一件有趣的事,因此我認為這項技術也有藝術價值?!?/p>

打印 責任編輯:閻芳

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