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2D到3D绘图首次用笔就能实现 黏性较小的墨水以3D形状漂浮在表面上
时间:2021-03-26 16:44:09

钢笔绘图是一种简单、廉价、直观的2D图形制作方法,而标准的3D打印需要一台笨重、昂贵的机器,近日,科学家首次用笔实现了2D到3D的转变。据24日发表在《科学进展》杂志上的最新论文,来自韩国首尔国立大学的研究人员开发了一种可以直接将笔画的2D图形转换成3D图形的技术。

报道称,研究人员使用了一种类似记号笔的笔,用红色和黑色的墨水在一块岩石上,画了一朵小红花模样的图案。他们在笔中加入两种不同的墨水:一种是红色墨水,其中含有被称为表面活性剂的化合物,可使油墨的黏合性降低;另一种是黑色墨水,不含表面活性剂,它可将图形“锚定”在其绘制的表面上(如岩石),使得红色墨水绘制的图形在转变为3D形状时能够固定。

当研究人员将绘制好的图案浸入水中时,黑色墨水保持不动,但由于受一种被称为毛细管诱导剥离现象的影响,红色墨水膜会浮起,在该现象中,水会渗透到黏性较低的墨水和岩石之间。墨水是疏水性的,可以排斥水,因此由于薄膜和水之间的张力,黏性较小的墨水以3D形状漂浮在表面上。

科学家们在试图将成品从水中移走时遇到了一个障碍:精致的3D胶片无法保持原状。因此,他们通过添加铁微粒来调整两种墨水的化学成分,并将图纸浸入含有过硫酸钾的溶液中。论文中称,过硫酸钾在浸泡3分钟后会与铁发生反应,可覆盖并增强3D物体的强度。

研究人员说,这种墨水可以应用于现有的批量生产印刷品技术中,比如印刷报纸的卷对卷系统。物品将以2D形式被批量打印,然后被浸入到过硫酸钾溶液中,并转化为3D形式。

报道称,该团队承认,这项技术还需要改进。例如,要将该技术用于建造诸如太阳能电池板之类的物体,它还必须能够承载导电组件。没有参与这项研究的哈佛大学工程师詹妮弗·刘易斯对此表示赞同。她说,如果墨水膜能够携带电子电路,“那将是非常强大的。”尽管如此,她说,该团队的方法对3D打印领域来说是一个重要的进步。

韩国蔚山国家科学与技术研究所材料科学家金继云表示,这项技术除了对制造业有价值之外,用笔写作还有一种不可抗拒的力量。“人们仍然喜欢用手作画。”她说:“看着自己的画变得栩栩如生是一件有趣的事,因此我认为这项技术也有艺术价值。”

总编辑圈点

其实,乍看这一技术,未免觉得有些“复古”:得手工操作,使用特制墨水;再用硫酸钾溶液浸泡,让3D胶片显现,然后将其完整地转移到其他介质上。不过,仔细一想,其实电脑打印同样可行,也能批量生产。泡一泡,就完成从二维向三维的转变,还挺有趣。不过,它的商业价值还有待检验。研究人员还提出了另一个好玩的应用领域,那就是艺术。这种新方式,能对书法、绘画作品进行“升维”。手工完成作品,再将它手动转成3D效果,确实是让人耳目一新的体验。

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