모양이 변하는 초미세 4D 프린팅 기술

(Smart polymers with “life-like” properties: due to dynamic chemical bonds the micrometric 3D structures can grow eight-fold in just a few hours and harden. Scale: 20 micrometers (µm). Credit: Christoph Spiegel (Heidelberg University). Adapted from Y. Jia et. al, Adv. Funct. Mater. 2022, 2207826 (CC BY 4.0))

최근 초미세 구조물을 출력하는 마이크로 3D 프린터 기술이 크게 발전하고 있습니다. 연구자들은 미세 3D 프린팅을 넘어 조건이나 시간에 따라 모양이 변하는 4D 프린터 기술을 개발하고 있습니다.

하이델벨르크 대학의 에바 블라스코 교수 (Junior Professor Dr. Eva Blasco, group leader at the Institute of Organic Chemistry and the Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials of Heidelberg University)및 칼스루헤 공대 (Karlsruhe Institute of Technology (KIT))의 연구팀은 온도에 따라 크기와 모양이 변하는 스마트 폴리머인 형상 기억 폴리머 Shape Memory Polymer를 이용한 4D 마이크로 프린팅 기술을 선보였습니다.

이들이 만든 초미세 도마뱀붙이, 해바라기, 문어는 몇 시간만에 8배까지 커지면서 형태가 미세하게 변했습니다. 작지만 살아있는 듯한 형태는 놀라움을 자아냅니다. 이 초미세 구조물은 3D Matter Made to Order" (3DMM2O) Cluster of Excellence라는 프레임워크의 도움을 받은 것으로 연구팀은 생물학 및 의학 분야에서 여러 응용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 생각할 수 있는 응용은 매우 작은 크기로 삽입한 후 내부에서 특정 형태로 트커지는 임플란트 등입니다.

실용화 가능성과는 별개로 이렇게 작은 구조물을 정교하게 출력하고 크기가 커질 수 있다는 사실이 놀랍습니다.

참고

https://phys.org/news/2022-10-microscopic-octopuses-3d-printer.html

Christoph A. Spiegel et al, 4D Printing of Shape Memory Polymers: From Macro to Micro, Advanced Functional Materials (2022). DOI: 10.1002/adfm.202110580

Yixuan Jia et al, Covalent Adaptable Microstructures via Combining Two‐Photon Laser Printing and Alkoxyamine Chemistry: Toward Living 3D Microstructures, Advanced Functional Materials (2022). DOI: 10.1002/adfm.202207826

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