เครื่องพิมพ์ 4D ด้วย "หมึกอัจฉริยะ" ใช้สร้างอวัยวะเทียมที่ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมได้

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ หรือ 3D Printing กลายเป็นเทคโนโลยีที่กำลังจะเข้ามาปฏิวัติโลกในชีวิตประจำวัน ด้วยความสะดวกในการสร้างสรรค์ชิ้นงานต่าง ๆ เพียงแค่ออกแบบแล้วสั่งพิมพ์ เท่านี้เราก็สามารถผลิตผลงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว

แต่ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งเมืองไอนด์โฮเวน ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้นำเสนอเทคโนโลยีการพิมพ์สี่มิติ (4D Printing) ด้วย "หมึกอัจฉริยะ" (Smart ink) ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ถูกพัฒนาขึ้นให้สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างได้เมื่อได้รับสิ่งกระตุ้นจากภายนอก

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแบบดั้งเดิม คือการนำวัตถุดิบตั้งต้นที่ทำหน้าที่เสมือน "หมึกพิมพ์" ใส่ลงในเครื่องพิมพ์ จากนั้นเมื่อออกแบบโครงสร้างที่ต้องการและสั่งพิมพ์แล้ว หมึกพิมพ์ซึ่งส่วนใหญ่มักจะใช้เป็นวัสดุจำพวกพลาสติกจะถูกปล่อยออกมาตามหัวพิมพ์ มีการพิมพ์ไล่ระดับจากล่างขึ้นบนจนกระทั่งเกิดเป็นรูปร่างของสิ่งของที่ถูกออกแบบไว้ในโปรแกรม

ทว่า การพิมพ์สามมิตินั้นจะได้เพียงชิ้นงานที่มีความแข็งทื่อ ไม่สามารถมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมได้ จึงมีนักวิทยาศาสตร์พยายามคิดค้นเทคโนโลยีการพิมพ์ใหม่เรียกว่า การพิมพ์สี่มิติ ซึ่งทำให้ชิ้นงานที่พิมพ์ออกมานั้นมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมจากการกระตุ้นผ่านทางใดทางหนึ่ง

อย่างไรก็ตาม การพิมพ์สี่มิติในช่วงแรกนั้น จะใช้วัสดุหมึกพิมพ์เป็นสารจำพวกพอลิเมอร์จดจำรูปร่าง (Shape-memory polymers) หรือไฮโดรเจล (Hydrogel) ซึ่งในกรณีของพอลิเมอร์จดจำรูปร่างจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงเป็นรูปแบบอื่นได้เลย ในขณะที่ไฮโดรเจลจะเปลี่ยนแปลงได้เมื่ออยู่ในน้ำเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งเมืองไอนด์โฮเวน จึงเปลี่ยนไปใช้วัสดุจำพวกคริสตัลเหลว หรือที่เรียกว่า "หมึกอัจฉริยะ" แทน

ข้อดีของหมึกอัจฉริยะนี้ คือผู้ใช้สามารถปรับแต่งโครงสร้างได้ในระดับโมเลกุล อีกทั้งยังตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมได้หลายรูปแบบ ทั้งความร้อน, ความชื้น หรือแสงสว่าง จึงได้เปรียบกว่าวัสดุที่เคยนำมาใช้ในเทคโนโลยีการพิมพ์สี่มิติก่อนหน้านี้

การนำชิ้นงานจากเครื่องพิมพ์สี่มิติที่ใช้หมึกอัจฉริยะนี้เป็นวัสดุตั้งต้น อย่างหนึ่งที่เป็นไปได้มากคือการสร้างอวัยวะเทียมทางการแพทย์ หรือใช้ในงานผลิตหุ่นยนต์ เป็นต้นว่าคุณสามารถพิมพ์ "ม่านตาเทียม" ขึ้นมาได้จากหมึกอัจฉริยะ โดยม่านตานี้สามารถหด-ขยายได้ตามความเข้มของแสงที่ตกกระทบ นี่จึงเป็นจุดเด่นที่สำคัญของหมึกอัจฉริยะ และคาดว่าเราน่าจะได้เห็นการนำมาประยุกต์ใช้กันอีกมากในอนาคต

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Sculpteo