3D・4Dプリントにおけるシクロデキストリン

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2021年7月30日

3D・4Dプリントにおけるシクロデキストリン

4Dプリント?はい。4Dプリンティングとは、3Dプリントされた物体が、温度や光などの外部エネルギーの影響を受けて、別の構造に変化するプロセスのことである。

この新しいプロセスは、ダートマス大学のKe Functional Materials Groupと伊藤耕三氏によって開発されたもので、3Dおよび4Dプリンティング用のスマート材料の開発に注力している。Kinetic Trappingは、シクロデキストリンとPEGをベースにしたポリプソイドロタキサンの配列を熱で変化させるプロセスであると説明している。

このプロセスで使用される分子は、時間の経過とともにシクロデキストリンの分布を変化させるインクを作り、材料を粉末から3Dプリント可能なゲルに変化する。そして、水分を利用して、3Dプリントされた物体内のさまざまな形状を活性化させる。

研究チームは、これらの構造がエネルギーを保持する「メタ安定状態」にアクセスし、3Dプリントされた物体を水分に反応して形状を変化させるアクチュエーターに変身させた。

研究チームは、この技術で作られたインクを使って花を3Dプリントし、研究成果を実証した。花のさまざまな部分は、分子の環の配置が変化することで、異なるレベルの柔軟性を持つことがわかった。このような特性の組み合わせにより、花の柔らかい「花びら」は水分に触れると閉じることができ、花の硬い部分は構造を維持することができた。

本研究グループの論文(Lin et al., Chem. 7,1-18, September 9, 2021)は、現在、こちらからオープンアクセスできます: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929421003089?dgcid=author

また、著者らは、印刷された花の形をした物体の4D特性に関する魅力的な動画も公開している。

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