Khoa học kỹ thuật và công nghệ

In 4 chiều - 4D (10/09/2019)

In 4D là sự mở rộng của in 3D bằng cách thêm thời gian là chiều thứ tư. Trong in 3D, một vật thể 3D rắn được “in” ra nhờ một chiếc máy in, nhưng thành phần của vật liệu xây dựng trong 3 chiều khiến cho vật thể được in chỉ có thể thay đổi hình dạng của nó trong thời gian thực hiện in. Còn in 4D cho phép in ra các vật thể gồm một cấu trúc hoàn chỉnh duy nhất có thể thay đổi hình dạng của nó trong các điều kiện cụ thể. Ví dụ, những điểm xoay cố hữu, điểm áp lực hoặc linh kiện điện tử cho phép một sản phẩm dưới tác động của ánh sáng hoặc thay đổi nhiệt độ có thể tăng kích thước chỉ ở một phần cụ thể chứ không phải toàn bộ sản phẩm.

In 4D hiện tại và trong tương lai gần

Hiện tại, in 4D vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu các thiết bị có thể tự lắp ráp, nhưng hầu hết là các thiết bị cực nhỏ ở cấp nano (ví dụ: các cảm biến sinh hóa), các bộ phận điện hoặc thiết bị có thể vận chuyển thuốc đến đúng vị trí trong cơ thể. Nếu công nghệ này được phát triển hơn nữa, nó có thể dẫn đến các loại cảm biến mới có thể được tích hợp trong thiết bị y tế để phát hiện tất cả các loại giá trị đo lường.

In 4D trong tương lai xa

Điều gì sẽ tác động tới in 4D một khi các nhà khoa học có thể tạo ra các vật thể lập trình đủ lớn để nhìn được bằng mắt thường? Ví dụ như quần áo có thể điều chỉnh mức độ cách điện hoặc làm mát với môi trường, hoặc vật liệu tự sửa chữa. Và điều gì xảy ra nếu con người có thể tạo ra đường ống dẫn nước và khí, có khả năng tự sửa chữa? Các nhà khoa học hy vọng trong tương lai có thể sử dụng in 4D để tạo các vật thể có khả năng thay đổi hình dạng dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ và thậm chí cả âm thanh. Theo cách này, đường ống có thể vận chuyển chất lỏng mà không cần dùng đến máy bơm. Dụng cụ và công cụ có thể thay đổi hình dạng theo yêu cầu. In 4D có thể được áp dụng vào xây dựng, bằng cách sử dụng vật liệu lập trình tự biến thành một tòa nhà, gồm cả đường điện và hệ thống cấp nước. Việc này sẽ rất hữu ích trong môi trường thù địch với con người, ví dụ như những vùng chiến sự hoặc trên sao Hỏa. Những ứng dụng tiềm năng khác gồm lốp xe hơi có độ bám tối ưu bằng cách điều chỉnh bề ngoài của chúng với mặt đường và với điều kiện thời tiết, vật liệu tự sửa dùng cho cầu đường, máy bay, đồ nội thất, dụng cụ,... Vật liệu có thể thích ứng với điều kiện thời tiết sẽ rất hữu ích trong nông nghiệp.

Nếu các vật liệu lập trình có thể được sản xuất ở quy mô lớn, có nghĩa là nguồn cung nguyên liệu sẽ không còn bị hạn chế, bởi vì tất cả các vật liệu có thể được tái sử dụng và định hình lại thành những gì chúng ta muốn, vô thời hạn. Khai thác ít nguyên liệu hơn sẽ gây ít thiệt hại hơn cho môi trường. Tuy nhiên, câu hỏi chủ chốt là vật liệu lập trình sẽ khả dụng ở quy mô nào và ai sẽ có quyền tiếp cận tới chúng?

Nguồn: NASATI/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 09/9/2019