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3D圖形繪制技術(shù)出現(xiàn) 我們“神筆馬良”成真
2021-03-29 11:17:40來源: 科技日報

鋼筆繪圖是一種簡單、廉價、直觀的2D圖形制作方法,而標(biāo)準(zhǔn)的3D打印需要一臺笨重、昂貴的機(jī)器,近日,科學(xué)家首次用筆實現(xiàn)了2D到3D的轉(zhuǎn)變。據(jù)24日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的最新論文,來自韓國首爾國立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可以直接將筆畫的2D圖形轉(zhuǎn)換成3D圖形的技術(shù)。

報道稱,研究人員使用了一種類似記號筆的筆,用紅色和黑色的墨水在一塊巖石上,畫了一朵小紅花模樣的圖案。他們在筆中加入兩種不同的墨水:一種是紅色墨水,其中含有被稱為表面活性劑的化合物,可使油墨的黏合性降低;另一種是黑色墨水,不含表面活性劑,它可將圖形“錨定”在其繪制的表面上(如巖石),使得紅色墨水繪制的圖形在轉(zhuǎn)變?yōu)?D形狀時能夠固定。

當(dāng)研究人員將繪制好的圖案浸入水中時,黑色墨水保持不動,但由于受一種被稱為毛細(xì)管誘導(dǎo)剝離現(xiàn)象的影響,紅色墨水膜會浮起,在該現(xiàn)象中,水會滲透到黏性較低的墨水和巖石之間。墨水是疏水性的,可以排斥水,因此由于薄膜和水之間的張力,黏性較小的墨水以3D形狀漂浮在表面上。

科學(xué)家們在試圖將成品從水中移走時遇到了一個障礙:精致的3D膠片無法保持原狀。因此,他們通過添加鐵微粒來調(diào)整兩種墨水的化學(xué)成分,并將圖紙浸入含有過硫酸鉀的溶液中。論文中稱,過硫酸鉀在浸泡3分鐘后會與鐵發(fā)生反應(yīng),可覆蓋并增強(qiáng)3D物體的強(qiáng)度。

研究人員說,這種墨水可以應(yīng)用于現(xiàn)有的批量生產(chǎn)印刷品技術(shù)中,比如印刷報紙的卷對卷系統(tǒng)。物品將以2D形式被批量打印,然后被浸入到過硫酸鉀溶液中,并轉(zhuǎn)化為3D形式。

報道稱,該團(tuán)隊承認(rèn),這項技術(shù)還需要改進(jìn)。例如,要將該技術(shù)用于建造諸如太陽能電池板之類的物體,它還必須能夠承載導(dǎo)電組件。沒有參與這項研究的哈佛大學(xué)工程師詹妮弗·劉易斯對此表示贊同。她說,如果墨水膜能夠攜帶電子電路,“那將是非常強(qiáng)大的。”盡管如此,她說,該團(tuán)隊的方法對3D打印領(lǐng)域來說是一個重要的進(jìn)步。

韓國蔚山國家科學(xué)與技術(shù)研究所材料科學(xué)家金繼云表示,這項技術(shù)除了對制造業(yè)有價值之外,用筆寫作還有一種不可抗拒的力量。“人們?nèi)匀幌矚g用手作畫。”她說:“看著自己的畫變得栩栩如生是一件有趣的事,因此我認(rèn)為這項技術(shù)也有藝術(shù)價值。”

總編輯圈點

其實,乍看這一技術(shù),未免覺得有些“復(fù)古”:得手工操作,使用特制墨水;再用硫酸鉀溶液浸泡,讓3D膠片顯現(xiàn),然后將其完整地轉(zhuǎn)移到其他介質(zhì)上。不過,仔細(xì)一想,其實電腦打印同樣可行,也能批量生產(chǎn)。泡一泡,就完成從二維向三維的轉(zhuǎn)變,還挺有趣。不過,它的商業(yè)價值還有待檢驗。研究人員還提出了另一個好玩的應(yīng)用領(lǐng)域,那就是藝術(shù)。這種新方式,能對書法、繪畫作品進(jìn)行“升維”。手工完成作品,再將它手動轉(zhuǎn)成3D效果,確實是讓人耳目一新的體驗。

關(guān)鍵詞: 3D繪圖用筆 3D打印

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