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“神笔马良”童话成真 2D到3D绘图首次用笔就能实现


时间:2021-03-29  来源:  作者:  点击次数:


科技日报北京3月25日电(实习记者张家欣)钢笔绘图是制作2D图形的一种简单、廉价、直观的方法,而标准3D打印则需要笨重、昂贵的机器。最近,科学家们第一次用钢笔实现了从2D到3D的转变。根据《科学进展》杂志24日发表的最新论文,韩国首尔国立大学的研究人员开发了一种技术,可以直接将笔画的2D图形转换成3D图形。

根据该报告,研究人员使用类似记号笔的笔,用红色和黑色墨水在岩石上画出一个红色的小花状图案。他们给钢笔添加了两种不同的墨水:一种是红色墨水,它含有一种叫做表面活性剂的化合物,可以降低墨水的附着力;另一种是黑色墨水,不含表面活性剂。它可以将图形“锚定”在它所绘制的表面(比如岩石),这样红墨水绘制的图形在转换成3D形状时就可以固定下来。

当研究人员将绘制的图案浸入水中时,黑色油墨保持不动,但红色油墨膜会由于一种称为毛细管诱导剥离的现象而浮动,在这种现象中,水渗透在低粘度油墨和岩石之间。油墨是疏水性的,可以排斥水,所以粘度较小的油墨由于膜与水之间的张力,以3D形状浮在表面。

当科学家们试图将成品从水中取出时,他们遇到了一个障碍:精致的3D电影无法保持其原始状态。因此,他们通过添加铁颗粒来调整两种油墨的化学成分,并将图纸浸入含有过硫酸钾的溶液中。该论文认为,过硫酸钾在浸泡3分钟后会与铁发生反应,可以覆盖和增强3D物体的强度。

研究人员说,这种墨水可以应用于现有的大规模生产印刷品的技术,例如印刷报纸的卷对卷系统。文章将批量打印在2D形式,然后在过硫酸钾溶液中浸泡,并转化为3D形式。

根据该报告,该团队承认该技术需要改进。例如,如果这项技术用于建造太阳能电池板等物体,它还必须能够携带导电元件。哈佛大学的工程师詹妮弗刘易斯没有参与这项研究,她表示同意。她说,如果墨膜可以携带电子电路,“它将非常强大。”尽管如此,她表示,该团队的方法是3D打印领域的一项重要进展。

韩国蔚山国家科学技术研究所的材料科学家金吉云说,这项技术不仅对制造业有价值,而且具有不可抗拒的用笔写字的力量。"人们仍然喜欢用手画画。"她说:“看着你的画变得栩栩如生很有趣,所以我觉得这项技术也有艺术价值。”

总编辑圈点

其实这种技术乍一看感觉有点“复古”:要手动操作,用特殊墨水;用硫酸钾溶液浸泡使3D膜出现,然后完全转移到其他介质。不过仔细想想,电脑打印也是可行的,可以量产。一个泡泡从二维变成三维还是挺有意思的。然而,它的商业价值还有待检验。研究人员还提出了另一个有趣的应用领域,即艺术,这种新的方式可以“升级”书画作品。手工完成工作,然后手工变成3D效果,是一种耳目一新的体验。


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