뼈를 제외하고 우리 몸은 거의 전적으로 부드러운 생물학적 조직으로 구성되어 있습니다. 그리고 의료용 임플란트나 착용 가능한 전자 장치와 같은 품목에는 거의 항상 최소한 일부 견고한 구성 요소가 포함되어 있습니다. 우리 몸에 사용하기 위해 점점 더 많은 장치가 개발되고 있지만 이러한 장치는 "신체와 유사"하지 않은 경향이 있습니다.
이러한 장치에는 부드러운 합성 소재가 포함되어 있지만 부드러운 소재와 단단한 소재가 서로 연결되는 명확한 선이 항상 있습니다. 이러한 경계는 스트레스를 받을 때 불편함, 기능 저하 및 기계적 고장을 유발할 수 있습니다.
본질적으로 생물학적 조직은 한 지점에서 다른 지점으로 늘어나면서 낮은 강성에서 높은 강성으로 점진적으로 전환하여 이러한 갑작스러운 경계를 피하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 힘줄은 상대적으로 부드러운 근육 조직에서 단단한 뼈로 부드럽게 전환됩니다.
새로운 유형의 3D 프린팅 레진은 개별 물체에 다양한 경도를 부여함으로써 이를 변화시킬 수 있습니다.
로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)와 MetaCorp의 과학자들은 이제 이 특성을 "원포트" 티올-엔-에폭시 3D 프린팅 수지에 복제했습니다. 다른 감광성 수지와 마찬가지로 이 수지는 빛에 노출되면 점성 상태에서 고체 상태로 변합니다. 이러한 패턴을 수지의 투명한 측면 구멍에 투영하여 물체가 만들어집니다.
하지만 이 경우에는 빛의 강도가 고체의 경도를 결정합니다. 따라서 제작 과정 전반에 걸쳐 빛의 강도를 전략적으로 변화시킴으로써 단일 물체의 한 부분이 부드럽다가 다른 부분은 단단해지게 만드는 것이 가능합니다. 재료의 인성은 경사도 전체에 걸쳐 최대 10배까지 증가합니다.
이 기술 시연에서 과학자들은 이 기술을 사용하여 문자 메시지를 점자로 변환할 수 있는 올인원 손가락 장착 장치를 인쇄했습니다. 공기 펌프에 부착하면 웨어러블 장치가 사용자의 손가락 끝을 누르는 패드 안팎으로 공기를 밀어 넣어 양각 점자를 만지는 느낌을 재현합니다.
LLNL의 수석 과학자인 Sijia Huang 박사는 “이 연구는 단일 수지 시스템에서 부드러운 것에서 단단한 것까지 연속적인 기계적 경사를 설계할 수 있는지 여부를 조사해 왔습니다.”라고 말했습니다. "여기서 우리는 모듈러스를 제어하기 위해 빛의 양을 사용하여 우리가 보는 모든 것을 인쇄하고 있습니다."
이번 연구에 관한 논문은 최근 Matter 저널에 게재되었습니다.