خيوط تختار شكلها بنفسها ✎ سريع

الأصل: "Rotational 3D printing of active-passive filaments and lattices with programmable shape morphing"
arXiv:2603.04694 · 2026-03-05 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
طبع العلماء خيوطًا مرنة قادرة على الالتفاف والانحناء وفق برنامج محدد عند التسخين.

يَلتوي ذراع الأخطبوط ويمسك ويمتد — وكل ذلك دون عظمة واحدة. السر أن داخله تتناوب مناطق تنقبض ومناطق تبقى سلبية. حاول العلماء منذ زمن طويل تكرار هذه الحيلة في مواد اصطناعية، لكنهم لم يتمكنوا حتى الآن من تحديد بدقة كيف ستغير المادة شكلها.

الآن اقترح الباحثون طباعة خيوط مرنة على طابعة ثلاثية الأبعاد من مادتين في آن واحد. إحداهما — مطاط بلوري سائل (liquid crystal elastomer) — تنكمش عند التسخين على طول اتجاه معين، مثل شريط مطاطي تم إطلاقه. أما المادة الثانية فتبقى ثابتة. توزيع هذه المواد داخل الخيط يحدد «ذاكرته»: عند التسخين، ينحني الخيط ويلتف تمامًا كما هو مقصود. يستطيع العلماء التحكم في الانحناء في مستويين وفي الالتفاف بشكل مستقل في كل مقطع من الخيط.

من هذه الخيوط صُنعت شبكات، خلاياها مكونة من خيوط منحنية بشكل متموج. عند التسخين، تنكمش بعض الشبكات، وتتمدد أخرى، وتنحني ثالثة خارج المستوى. نموذج حاسوبي يتنبأ بدقة بسلوك الشبكة إذا كانت خصائص كل خيط معروفة.

الخيط نفسه عند التسخين قد ينحني على شكل قوس أو يلتف حلزونيًا — كل ذلك يعتمد فقط على كيفية توزيع المادتين داخله.

هذه خطوة نحو صناعة مواد تغير شكلها دون محركات أو أسلاك — مثل محلاق البازلاء الذي يلتف حول الدعامة، أو مثل خرطوم الفيل الذي يمتد نحو ورقة.

المطاط البلوري السائل عند التسخين يمكن أن ينكمش عدة مرات، مثل العضلة، لكنه لا يحتاج إلى كهرباء — يكفي الحرارة فقط.

في فيلم «Terminator 2» يغير المعدن السائل شكله عند الأمر — الخيوط المطبوعة تخطو الخطوة الأولى نحو هذه المواد، لكنها تتحكم بالحرارة وليس بشريحة.

العلماء
Paul DiracMichael BerryAndrey Markov
المفاهيم
طباعة ثلاثية الأبعاد تصميم البروتين نموذج الكفاف النشط طباعة حجرية ديناميكا الموائع المنمطة إعادة بناء ثلاثية الأبعاد التنبؤ بطي البروتين شريط موبيوس بوليمر بصريات تكيفية مواد التحكم في الضوء