В эпоху 3D-печати, кажется, что всё на свете может выходить "из-под пера" нового поколения принтеров. Так, даже классы анатомии в скором времени получат в своё распоряжение образцы скелетов животных, но только напечатанные на 3D-принтере, а не извлечённые из тел.
Неудивительно, что новая технология некоторое время назад добралась и до печати волос. А недавно исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) создали метод 3D-печати волос толщиной всего в 50 микрометров. Новым способом инженеры могут печатать всё, что угодно: от малярной кисти до искусственного меха.
Отметим, что многие исследователи долгие годы пытались создать миниатюрные структуры, похожие на волосы. В 2010 году учёные из Университета Южного Миссиссипи сообщили, что они сконструировали первые синтетические реснички, которые, кроме всего прочего, могут чувствовать химические вещества и температуру. Другие исследования показали, что такие крошечные реснички могут быть использованы в роботехнике или при доставке лекарств в организм человека.
Самый очевидный способ изготовить такие структуры — это технология быстрого прототипирования. Но 3D-печать волос — дело тонкое. Не только потому, что большинство принтеров не являются достаточно точными, чтобы печатать на таком уровне детализации, но и по той причине, что программное обеспечение для 3D-моделирования не предназначено для создания столь миниатюрных объектов.
Попытки смоделировать волоски, каждый из которых отличается своей геометрией поверхности, при помощи системы автоматизированного проектирования (CAD) приводили к созданию только очень громоздких образцов.
Но сотрудники Массачусетского технологического института решили во что бы то ни стало справиться с такой задачей.
Для начала они создали собственное программное обеспечение для моделирования волос. Вместо того чтобы описывать сложную геометрию поверхности каждого волоса, их программа представляет каждый волос, как простую башенку из отдельных кубиков-пикселей.
Программа позволяет создать нити, толщину, высоту и даже форму которых можно варьировать в зависимости от поставленных целей. Отмечается, что такие структуры также можно печатать на плоских и на изогнутых поверхностях.
Добавим, что инженеры MIT не только продемонстрировали новый подход к 3D-печати волос, они также показали, как можно использовать искусственные волоски в различных областях науки и техники.
Тут стоит вспомнить, что гусеницы, мухи и многие другие организмы используют волоски для получения информации об окружающем мире. Даже уши человека используют волоски для тех же целей: во внутреннем ухе волоски принимают колебания звуковых волн и превращают их в электрические сигналы, поступающие в мозг.
Иными словами, волоски превращают механические движения в электрические сигналы. Исследователи MIT с помощью своей разработки стремятся получить сверхточные датчики, которые смогут, например, распознать движения (руки человека по поверхности ворса) и превратить их в электрические сигналы, которые компьютер сможет "понять".
Так, учёные напечатали небольшой "коврик" густых волос и приклеили к его нижней стороне простого пьезоэлектрического датчика. Интерфейс из мягких волос в паре с процессором смогли "истолковать", как человек прикасался к "коврику".
Теперь специалисты могут, например, напечатать пушистого зверька, который чувствует прикосновения без добавления какой-либо электроники в свою начинку, отмечают разработчики.
Учёные представили свою концепцию на конференции CHI 2016, завершившуюся на прошлой неделе. Они планируют продолжать работу над проектом.
