Periodyczny wzorzec materiału z symetrią promieniową lub dwustronną jest jednym z najbardziej uniwersalnych wzorów występujących w naturze.

Wśród licznych form biologicznych kształty rurkowe są częstym motywem u wielu organizmów przez co wykorzystuje się je między innym w bioimplantologii oraz w produkcji miękkich robotów (soft-robots). Nowatorskim rozwiązaniem, które nie zostało do tej pory zademonstrowane jest drukowanie 3D elementów składających się z segmentów materiału pęczniejącego i niepęczniejącego, które osiągają szerokie gamy funkcjonalności. W rzeczywistości technikę tę można nazwać drukowaniem 4-wymiarowym, ponieważ wprowadzony został nowy – wymiar czasu.

Grupa naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Japonii zainspirowana koralowcami zaprojektowała zmieniające kształt rurki, składające się z bazowego segmentu o jednoosiowym wydłużeniu, i moduł zginającego się chwytaka trzypalcowego. Po wydrukowaniu elementów zostały one poddane fotoutwardzaniu.

Inspiracja Naturą

Chwytak po umieszczeniu w wodzie o temperaturze 25°C wykazał dwie zmiany kształtu w postaci jednoczesnego wydłużania i wyginania palców co umożliwiło złapanie sześcianu i  podniesienie go z powierzchni dna zbiornika. Podgrzewając wodę do 50°C element stopniowo wraca do pierwotnej formy, a co za tym idzie palce otwierają się i wypuszczają element.

Badania nad projektowaniem złożonych, dynamicznych struktur żelowych są wyjątkowo ważne w zastosowaniach medycznych. Sekwencyjne ruchy umożliwią wykonywanie bardziej skomplikowanych zabiegów na przykład w przypadku miękkich robotów o rurkowatej strukturze wykorzystywanych do badań endoskopowych. Zmieniające kształt rurki, które wydłużają się, wyginają lub zwiększają rozmiar pod wpływem światła lub temperatury są niezbędne do produkcji pediatrycznych implantów tkankowych i naczyniowych, aby mogły dostosować się do tempa rozwoju i wzrostu dziecka.

Wszystkie szczegóły pracy badawczej znajdziesz tutaj.