科學家首次用筆將平面繪圖變立體結構 實現2D到3D轉變

鋼筆繪圖是一種簡單、廉價、直觀的2D圖形制作方法，而標準的3D打印需要一臺笨重、昂貴的機器，近日，科學家首次用筆實現了2D到3D的轉變。據24日發表在《科學進展》雜志上的最新論文，來自韓國首爾國立大學的研究人員開發了一種可以直接將筆畫的2D圖形轉換成3D圖形的技術。

報道稱，研究人員使用了一種類似記號筆的筆，用紅色和黑色的墨水在一塊巖石上，畫了一朵小紅花模樣的圖案。他們在筆中加入兩種不同的墨水：一種是紅色墨水，其中含有被稱為表面活性劑的化合物，可使油墨的黏合性降低;另一種是黑色墨水，不含表面活性劑，它可將圖形“錨定”在其繪制的表面上(如巖石)，使得紅色墨水繪制的圖形在轉變為3D形狀時能夠固定。

當研究人員將繪制好的圖案浸入水中時，黑色墨水保持不動，但由于受一種被稱為毛細管誘導剝離現象的影響，紅色墨水膜會浮起，在該現象中，水會滲透到黏性較低的墨水和巖石之間。墨水是疏水性的，可以排斥水，因此由于薄膜和水之間的張力，黏性較小的墨水以3D形狀漂浮在表面上。

科學家們在試圖將成品從水中移走時遇到了一個障礙：精致的3D膠片無法保持原狀。因此，他們通過添加鐵微粒來調整兩種墨水的化學成分，并將圖紙浸入含有過硫酸鉀的溶液中。論文中稱，過硫酸鉀在浸泡3分鐘后會與鐵發生反應，可覆蓋并增強3D物體的強度。

研究人員說，這種墨水可以應用于現有的批量生產印刷品技術中，比如印刷報紙的卷對卷系統。物品將以2D形式被批量打印，然后被浸入到過硫酸鉀溶液中，并轉化為3D形式。

報道稱，該團隊承認，這項技術還需要改進。例如，要將該技術用于建造諸如太陽能電池板之類的物體，它還必須能夠承載導電組件。沒有參與這項研究的哈佛大學工程師詹妮弗·劉易斯對此表示贊同。她說，如果墨水膜能夠攜帶電子電路，“那將是非常強大的。”盡管如此，她說，該團隊的方法對3D打印領域來說是一個重要的進步。

韓國蔚山國家科學與技術研究所材料科學家金繼云表示，這項技術除了對制造業有價值之外，用筆寫作還有一種不可抗拒的力量。“人們仍然喜歡用手作畫。”她說：“看著自己的畫變得栩栩如生是一件有趣的事，因此我認為這項技術也有藝術價值。”

總編輯圈點

其實，乍看這一技術，未免覺得有些“復古”：得手工操作，使用特制墨水;再用硫酸鉀溶液浸泡，讓3D膠片顯現，然后將其完整地轉移到其他介質上。不過，仔細一想，其實電腦打印同樣可行，也能批量生產。泡一泡，就完成從二維向三維的轉變，還挺有趣。不過，它的商業價值還有待檢驗。研究人員還提出了另一個好玩的應用領域，那就是藝術。這種新方式，能對書法、繪畫作品進行“升維”。手工完成作品，再將它手動轉成3D效果，確實是讓人耳目一新的體驗。(張佳欣)