Fergal Coulter是諾丁漢特倫特大學(xué)（Nottingham Trent University）藝術(shù)、設(shè)計(jì)和構(gòu)建環(huán)境學(xué)院的講師和博士生。他在管狀/絕緣/彈性的最低能源結(jié)構(gòu)、心臟輔助裝置、拉脹結(jié)構(gòu)、軟機(jī)器人和印刷電子等方面有3D打印應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

 

他的最新項(xiàng)目——充氣結(jié)構(gòu)的3D掃描和打印，使用了多層的硬質(zhì)硅膠（邵氏硬度A達(dá)到73）在一個(gè)充氣的硅膠氣球硅上創(chuàng)建出了無(wú)縫的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

Coulter使軟硅膠充氣膨脹后對(duì)其進(jìn)行3D掃描，這些掃描結(jié)果被用于在一個(gè)充氣的芯棒上使用更硬的硅膠3D打印出拉脹六韌帶手性蜂窩結(jié)構(gòu)。

 

這樣拉脹結(jié)構(gòu)在可展開(kāi)變形結(jié)構(gòu)、各種醫(yī)學(xué)治療等方面有著廣泛的應(yīng)用潛力。這些結(jié)構(gòu)與常規(guī)的進(jìn)行相位和形狀變形的外部致動(dòng)器不同，只需單個(gè)刺激，比如熱或電流，就可以啟動(dòng)一個(gè)機(jī)械響應(yīng)。

這種具有形狀記憶功能的“聚合物拉脹六邊形手性蜂窩結(jié)構(gòu)”可以定制并根據(jù)一種剛性反應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，通常是通過(guò)改變被稱(chēng)為“互轂連接”的角度來(lái)達(dá)到目的。

當(dāng)3D打印的有機(jī)硅層被固化后，將氣球心軸放氣，這種結(jié)構(gòu)會(huì)相應(yīng)收縮，就制造出了一個(gè)最低能量結(jié)構(gòu)（MES）管。

 

同時(shí)，Coulter還正在研究所謂的“智能主動(dòng)脈移植”。研究人員們希望能夠有一天將其植入升主動(dòng)脈被切除的部分，以改善心臟的工作效率。這種智能材料在被施加了電壓后會(huì)擴(kuò)展，這種折紙式的拉脹技術(shù)可以折疊和展開(kāi)。

研究人員的想法是，這種移植物可以仿照心臟跳動(dòng)的方式在患病的心臟上創(chuàng)造一個(gè)反血流裝置，當(dāng)心臟充滿血液膨脹時(shí)，這個(gè)“編織管”就會(huì)相應(yīng)地增加對(duì)心臟的壓力。而當(dāng)心臟將含氧血液泵到身體里時(shí)，該“編織管”反而會(huì)受到刺激進(jìn)行擴(kuò)張，減輕對(duì)心臟的壓力，從而增加血流量。

Coulter和他的同事們可以根據(jù)MRI掃描數(shù)據(jù)通過(guò)3D打印技術(shù)為患者定制這種“編織管”。

Coulter目前正在與研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Philip Breedon一起工作，他說(shuō)當(dāng)前的研究成果是具有突破性的，它具有比當(dāng)前的治療方式更加有效的潛力。