Penn State’teki araştırmacılar, programlanabilir bir “akıllı sentetik deri”nin görünümünü, dokusunu ve şeklini değiştirmesine ve aynı zamanda isteğe bağlı olarak bilgi gizlemesine veya ortaya çıkarmasına olanak tanıyan yeni bir üretim yöntemi geliştirdiler.
4D baskı veri şifrelemede kullanılıyor
Malzeme, su açısından zengin, jel benzeri bir madde olan hidrojelden yapılmıştır ve ekip tarafından 4D baskı olarak tanımlanan bir teknik kullanılarak üretilmiştir. Sabit özelliklere sahip geleneksel sentetik malzemelerin aksine, akıllı deri ısı, çözücüler veya mekanik stres gibi dış uyaranlara dinamik olarak yanıt verebilir. Bu yaklaşım, tek bir malzeme tabakasının aynı anda birden fazla işlevi yerine getirmesine olanak tanıyor. Bunlar arasında uyarlanabilir kamuflaj, bilgi şifreleme ve şifre çözme ve şekil değiştirme yer alır.
Araştırmacılar, bu çok işlevlilik seviyesinin, genellikle tek bir özel rol için tasarlanmış mevcut sentetik malzemelerle elde edilmesinin zor olduğunu söylüyor. Çalışma, çevrelerine uyum sağlamak veya iletişim kurmak için derilerinin görünümünü ve dokusunu hızla değiştirebilen ahtapotlar gibi kafadanbacaklılardan ilham almıştır.
Ekip, karmaşık biyolojik sistemler yerine dijital tasarım kullanarak yumuşak, sentetik bir malzemede bu tür dinamik kontrolü yeniden yaratmayı hedefledi. Akıllı derinin anahtarı, yarım ton kodlu baskı adı verilen bir teknikte yatıyor. Bu yöntem, dijital görüntü veya doku verilerini doğrudan hidrojelin içine basılan ikili desenlere dönüştürüyor. Bu desenler, malzemenin farklı bölgelerinin çevredeki değişikliklere maruz kaldığında nasıl tepki vereceğini belirleyen gömülü talimatlar görevi görüyor.
Penn State’te endüstriyel ve imalat mühendisliği yardımcı doçenti ve projenin baş araştırmacısı Hongtao Sun: “Basitçe söylemek gerekirse, malzemeye talimatlar basıyoruz. Bu talimatlar, derinin çevresinde bir şey değiştiğinde nasıl tepki vereceğini söylüyor” dedi.
Sıcaklık değişimleri, sıvılar veya mekanik kuvvetler gibi uyaranlara maruz kaldığında, hidrojelin farklı bölgeleri kontrollü şekillerde şişer, yumuşar veya deforme olur. Araştırmacılar, yarım ton desenlerini dikkatlice tasarlayarak malzemenin bir bütün olarak nasıl davranacağına karar verebilirler.