Ngoại trừ xương, cơ thể chúng ta gần như hoàn toàn được tạo thành từ mô sinh học mềm. Và các mặt hàng như thiết bị cấy ghép y tế hoặc thiết bị điện tử đeo được hầu như luôn chứa ít nhất một số thành phần cứng. Trong khi ngày càng có nhiều thiết bị được phát triển để sử dụng trên hoặc trong cơ thể chúng ta, những thiết bị này có xu hướng không... "giống cơ thể".

Mặc dù các thiết bị này có chứa một số vật liệu tổng hợp mềm hơn nhưng luôn có một ranh giới rõ ràng nơi vật liệu mềm và cứng kết nối với nhau. Những ranh giới này có thể gây khó chịu, giảm chức năng và hỏng hóc cơ học khi bị căng thẳng.

Trong tự nhiên, các mô sinh học thường tránh những ranh giới đột ngột như vậy bằng cách chuyển dần từ độ cứng thấp sang độ cứng cao khi chúng kéo dài từ điểm này sang điểm khác. Ví dụ, gân giúp chuyển đổi suôn sẻ từ mô cơ tương đối mềm sang xương cứng.

Một loại nhựa in 3D mới có thể thay đổi điều đó vì nó cho phép các vật thể riêng lẻ có độ cứng khác nhau.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) và Tập đoàn META hiện đã tái tạo đặc tính này trong nhựa in 3D thiol-ene-epoxy "một nồi". Giống như các loại nhựa cảm quang khác, loại nhựa này chuyển từ trạng thái nhớt sang trạng thái rắn khi tiếp xúc với ánh sáng. Bằng cách chiếu những mẫu này vào các khoang bên trong của nhựa, các vật thể sẽ được tạo ra.

Tuy nhiên, trong trường hợp này, cường độ ánh sáng quyết định độ cứng của chất rắn. Do đó, bằng cách thay đổi cường độ ánh sáng một cách chiến lược trong suốt quá trình chế tạo, có thể làm cho một vật thể chuyển dần từ độ mềm ở vùng này sang độ cứng ở vùng khác. Độ dẻo dai của vật liệu cũng tăng lên tới 10 lần trong suốt quá trình chuyển màu.

Trong cuộc trình diễn công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng nó để in một thiết bị gắn trên ngón tay tất cả trong một có thể chuyển đổi tin nhắn văn bản thành chữ nổi Braille. Khi được gắn vào máy bơm không khí, thiết bị đeo sẽ đẩy không khí vào và ra khỏi miếng đệm ép vào đầu ngón tay của người dùng, tái tạo cảm giác chạm vào các ký tự chữ nổi nổi.

"Công trình này đang nghiên cứu xem liệu chúng ta có thể thiết kế một gradient cơ học liên tục từ mềm đến cứng trong một hệ thống nhựa duy nhất hay không", nhà khoa học chính, Tiến sĩ Sijia Huang của LLNL, cho biết. “Ở đây chúng tôi đang in mọi thứ chúng tôi thấy, chỉ sử dụng liều lượng ánh sáng để kiểm soát mô đun.”

Một bài báo về nghiên cứu này gần đây đã được xuất bản trên tạp chí Matter.