Исследователи из Техасского университета в Остине представили новую технологию 3D-печати, которая позволяет создавать объекты, сочетающие в себе твёрдые и эластичные участки. Принцип, позаимствованный у природных структур вроде костей и хрящей, открывает путь к новому поколению протезов и гибкой электроники.

Технология, описанная в журнале Nature Materials, основана на использовании специальной жидкой смолы с применением уникального процесса печати с двумя источниками света. Под воздействием фиолетового света смола застывает, превращаясь в мягкий и похожий на резину материал. Если же на неё направить ультрафиолетовый свет с более высокой энергией, она становится твёрдым и прочным пластиком. Точечно управляя каждым типом излучения, инженеры могут с высокой точностью определять, какие части объекта будут гибкими, а какие — жёсткими.

Главная проблема при соединении настолько разных материалов — прочность их стыка. Чтобы решить её, учёные создали для смолы особую молекулу с двумя активными частями. Благодаря этому оба процесса затвердевания (от разного света) завязываются на молекулярном уровне. В конечном результате вместо резкой и хрупкой границы между твёрдым и мягким участками формируется плавный и надёжный переход.

Чтобы показать возможности метода, команда напечатала два прототипа. Первый — модель коленного сустава, где твёрдые «кости» и эластичные «связки» двигались слаженно, как настоящие. Второй прототип — гибкое электронное устройство. Его основа могла сгибаться в нужных местах, в то время как жёсткие участки надёжно защищали встроенную электронику.

Новый процесс печати не только быстрее и точнее предыдущих попыток совместить мягкие и твёрдые материалы, но и более доступен. Необходимое оборудование относительно простое и недорогое, что делает возможным его применение в лабораториях, больницах и учебных заведениях. В дальнейшем это позволит наладить производство индивидуальных протезов, хирургических моделей и различных носимых датчиков.