חוקרים הצליחו להדפיס חומרים שמסוגלים לשנות את עצמם

12 יוני, 2022
חוקרים הצליחו להדפיס חומרים

באמצעות מדפסות תלת-ממד ודיו המבוסס על חומרים טבעיים, חוקרי האוניברסיטה מסוגלים להדפיס עץ ולתכנן את צורתו בזמן הייבוש. "הפיתוח יחולל מהפכה בתכנון ובנייה של מבנים המשנים את עצמם", משתף אחד החוקרים

במחקר חדש שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Polymers, הצליח צוות חוקרים מהאוניברסיטה לחקות את תהליך ההרכבה הטבעי של העץ באמצעות מדפסות תלת-ממד. תוצאות המחקר מפתחות גישה חדשה לתכנון ומידול אובייקטים שמסוגלים לעצב את עצמם. המחקר נערך בהובלת פרופ' ערן שרון מהמכון לפיסיקה שבאוניברסיטה, פרופ' עודד שוסיוב מהפקולטה לחקלאות ופרופ' שלמה מגדסי מהמכון לכימיה, בשיתוף עם הדוקטורנטים דורון קם ועידו לוין.

Claudio Schwarz, unsplash

המחקר בשנים האחרונות הוביל לפיתוח חומרים חכמים המאפשרים לחקות את האופן בו הטבע מייצר צורות, ולפתח מכך שיטות חדשות לתכנון ובנייה של מבנים המשנים את צורתם. אחד החומרים הנפוצים ביותר בשימוש האדם הוא העץ, חומר חכם אשר מתכווץ כאשר הוא מתייבש, וכך לרוב, מבני עץ כמו גדרות ושולחנות שהושארו בחוץ יתעוותו עם הזמן. בניסיון לחקות את תהליך ההרכבה הטבעי של העץ, הצליח צוות החוקרים לפתח שיטה להדפסת משטחים אשר מתכווצים ומשתנים למגוון צורות על-פי תכנות מראש. ההדפסה התלת-ממדית בשיטה החדשה מאפשרת לייצר מבנים מורכבים במינימום פסולת. יתרה מזאת, נעשה שימוש בדיו המבוסס על חומרים צמחיים טבעיים. "חומר הדיו ייחודי לנו ומורכב מאובייקטים מבוססי עץ שניתן לייבש ולקבל מהם מגוון עיוותים וצורות שלא היה ניתן לקבל באופן טבעי בעבר", משתף הדוקטורנט קם.

פרופ' שרון מסביר כי למעשה, "דורון פיתח יכולת מתקדמת להדפיס עץ במדפסת תלת-ממד, וכעת אנו מסוגלים לתכנן את שיעור וכיוון ההתכווצות של הגוף המודפס בזמן הייבוש, דבר הקובע את צורתו התלת-ממדית". במהלך המחקר, נוצרו בשיטה החדשה רצועות עץ שיכולות לחקות התפתלות של תרמילי זרעים במהלך ייבוש. בהתייחס לתוצרים הסופיים, פרופ' שוסיוב מוסיף כי "אנחנו מצליחים לקבל עקמומיות משטח שלא ניתן היה לקבל באמצעים אחרים. לדוגמא, בקיפול נייר רגיל אנחנו לא יכולים לקבל צורה של אוכף, ואילו בשיטה החדשה זה אפשרי".