Memakai Cahaya, Para Peneliti Mengubah Pola 2-D menjadi Objek 3-D

Memakai Cahaya, Para Peneliti Mengubah Pola 2-D menjadi Objek 3-D
Evy Siscawati

ara peneliti dari North Carolina State University telah mengembangkan cara sederhana mengubah pola dua dimensi menjadi objek tiga dimensi (3-D) hanya dengan memakai cahaya.
“Ini adalah penerapan baru dari bahan yang telah ada, dan berpotensi bagi pengolahan fabrikasi atau pengepakan volume tinggi cepat” kata Dr. Michael Dickey, asisten profesor kimia dan teknik biomolekul di NC State dan pengarang bersama makalah penelitian.
Prosesnya sangat sederhana. Para peneliti mengambil lembaran plastik pra-tekan dan menjalankannya melalui printer inkjet konvensional untuk mencetak garis hitam tebal pada bahan. Bahan kemudian dipotong menjadi pola yang diinginkan dan diletakkan di bawah cahaya inframerah, seperti misalnya lampu panas.
Garis hitam tebal menyerap lebih banyak energi daripada bagian lain dari bahan tersebut, menyebabkan plastik ini berkontraksi – menciptakan kerangka yang melipat lembaran menjadi bentuk 3-D. Teknik ini dapat digunakan untuk berbagai jenis benda, seperti kubus atau piramida, tanpa harus secara fisik menyentuh bahan tersebut. Teknik ini sesuai dengan teknik percetakan komersial, seperti percetakan layar, percetakan roll-to-roll, dan percetakan inkjet, yang murah dan tinggi kinerjanya namun masih 2-D.
Dengan meragamkan lebar garis hitam atau sendi, para peneliti mampu mengubah seberapa jauh tiap sendi melipat. Sebagai contoh, mereka dapat menciptakan sendi yang melipat 90 derajat untuk sebuah kubus, atau sebuah sendi yang dapat melipat 120 derajat untuk piramida. Semakin lebar sendi, semakin besar ia melipat. Sendi yang lebih besar juga melipat lebih cepat, karena lebih banyak luas permukaan untuk menyerap energi.
“Anda juga dapat memolakan garis di kedua sisi bahan,” kata Dickey, “yang menyebabkan sendi melipat ke arah berbeda. Ini memungkinkan anda menciptakan struktur yang lebih kompleks.”
Para peneliti mengembangkan sebuah model berbasis komputer untuk menjelaskan bagaimana proses ini terjadi. Ada dua penemuan kunci. Pertama, suhu permukaan sendi harus melebihi suhu transisi kaca bahan, yang merupakan titik dimana bahan mulai melembut. Kedua, suhu harus dilokalisasi di sendi untuk memperoleh pelipatan cepat dan efektif. Bila semua bahan dipanaskan pada suhu transisi kaca, tidak ada pelipatan yang terjadi.
“Temuan ini bertopang dari penelitian yang kami lakukan pada ingatan bentuk polimer, sebagai bagian untuk memenuhi keheranan kami. Seperti ditunjukkan, ia bekerja sangat baik,” kata Dickey.
Makalahnya, “Self-folding of polymer sheets using local light absorption,” diterbitkan tanggal 10 November 2011 dalam jurnal Soft Matter, dan dikarang bersama oleh Dickey; profesor kimia dan teknik biomolekuler NC State Jan Genzer; mahasiswa doktoral NC State Ying Liu, dan mahasiswa S1 NC State Julie Boyles. Karya ini didukung sebagian oleh Kementrian Energi AS.
Jurusan Kimia dan Teknik Biomolekuler NC State adalah bagian dari Fakultas Teknik Universitas tersebut.
Sumber berita: North Carolina State University.
Referensi jurnal: Ying Liu, Julie K. Boyles, Jan Genzer, Michael D. Dickey. Self-folding of polymer sheets using local light absorption. Soft Matter, 2012; DOI: 10.1039/c1sm06564e