浙大有了新發明:一張膜或許可治癒你的近視眼
美麗的女博士生手拈蓮花。
「沒有變形就沒有這個世界。」
北京時間2016年12月9日,浙江大學化學工程聯合國家重點實驗室謝濤教授團隊,在最新一期德國《先進材料》(材料科學領域的國際領先學術雜誌之一)上發表論文。在解釋這項創新成果時,他說了這句記者以為是電影《變形金剛》里的台詞。
謝濤帶領的團隊發明了一種製造三維立體形狀材料的新方法,像是魔術般地變形:一張二維的膜,幾分鐘里就開成了花朵、長出了翅膀、甚至生成了人類的五官。
日前,錢報記者來到謝濤團隊的實驗室,觀摩這超級變變變。
三分鐘不到
一片膜變成了馬蹄蓮
一張平面的膜,可以有多少種方式表達這個世界?來看謝濤團隊這次研製的塑料,怎麼自己變形。
論文的第一作者黃麗媚博士生,在實驗室向我們現場展示了一朵馬蹄蓮的生成(見視頻https://v.qq.com/x/page/p0355uvodvb.html)。
需要的裝備是:一架作為光源的投影儀;兩片玻璃;一點光固化液體材料——這類材料並不特殊,它可能就靜靜地躺在你的蛀牙洞里。對,它見光凝固,是補牙的常用材料。
黃麗媚把幾滴光固化液體放在兩片玻璃之間,用投影儀照。
液體材料的變化,只需要幾秒鐘,彷彿看了一場極短的微電影。
其中的每一個像素點,在經歷了不同的光照時間後,使得分子被光固化的程度不一樣,這為它稍後能夠「變魔術」打下基礎。
經過這不均勻的「日光浴」後,黃麗媚把玻璃中間的材料拿出來,之前的液體已經變成一張扁平的薄膜。
膜被放進石蠟里,溶脹的石蠟形成凝膠。因為每個像素點的分子結構都不同,它們吸石蠟的量不同,整片材料開始慢慢扭動。三分鐘不到,變出了一朵馬蹄蓮。
整個多維立體材料的製備過程,大約是3D列印同樣材料的1/10時間。更奇妙的是,研究者可以很方便地使三維物件具有隨時間變化的第四個維度,例如形狀記憶效應等,因此將該技術稱為快速多維製造。
用途多多
以後珠寶首飾能自己做嗎
人的角膜,是一種特殊的生物凝膠。所以,從理論上講,眼角膜也可以像謝濤團隊製備出來的凝膠一樣,變形。
角膜為眼睛提供大部分的屈光力,使得外界的光線可以準確地聚焦在視網膜上構成影像。當角膜曲率過大,聚焦的影像位置在視網膜前方時,人會近視;反之,就會成遠視。
謝濤團隊可以通過光照改變水凝膠的性狀,那麼就有可能實現通過光照,改變角膜上的蛋白質化學結構,從而使其不均勻吸水變形進而使其曲率恢復正常,那麼近視和遠視的問題就能解決了。
當然,實現這個技術可能還比較遙遠。但這套多維材料製備方法有一個近期可行的用途,女士們會心動的:它可以幫助造珠寶首飾。
首飾工匠要做的第一步工作,就是參照設計圖紙手工雕刻出蠟版,再利用失蠟澆鑄的方法倒出銀版。
這是首飾製作工藝中費時、要求最高的工序,銀版必須光潔無痕,各部分結構合理,鑲嵌寶石的位置、尺寸才能準確無誤。
以往失蠟鑄造都靠手藝人手工做,就算現在有了3D印表機,也大概需要個把小時。
如果用上謝濤團隊的變形材料,光一照,水一泡,幾分鐘就可以做一個模子了。
我在現場聽得很興奮:「那我可以自己做珠寶首飾了?!」
「呵,呵。」謝教授看不下去了,澆一點冷水,「你才得到了模子,後面還有膠模注蠟、挑選配石等近20個步驟。」
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