IBM uzyskuje patent na druk 4D, ta technologia może przynieść rewolucję

IBM uzyskało patent od Amerykańskiego Urzędu Patentów i Znaków Towarowych (USPTO) na innowacyjną technologię transportu mikrocząsteczek z wykorzystaniem inteligentnych materiałów drukowanych w technologii 4D. 

Nowe rozwiązanie technologicznego giganta wykorzystuje materiały reagujące na bodźce zewnętrzne, takie jak temperatura, światło, pole magnetyczne czy prąd elektryczny, co pozwala na precyzyjne przemieszczanie cząstek o mikroskopijnych rozmiarach.

Jak działa technologia IBM?

Podstawą wynalazku są inteligentne materiały z pamięcią kształtu, takie jak stopy metali czy polimery, które potrafią powracać do swojego pierwotnego kształtu po odkształceniu. To właśnie ta właściwość pozwala naukowcom na wywoływanie ruchu i wykorzystanie tych materiałów jako swego rodzaju mikrotransportowców dla cząsteczek o rozmiarach od 1 do 100 mikronów.

Podstawą wynalazku są inteligentne materiały z pamięcią kształtu, takie jak stopy metali czy polimery, które potrafią powracać do swojego pierwotnego kształtu po odkształceniu.

Proces transportu rozpoczyna się od zaprogramowania ścieżki dostarczenia ładunku oraz określenia warunków środowiskowych, jak również parametrów samego ładunku — jego wielkości, kształtu, masy i składu chemicznego. Po wprowadzeniu tych danych do systemu, algorytm sztucznej inteligencji dobiera odpowiednie bodźce zewnętrzne, takie jak światło czy ciepło, aby wywołać reakcję w określonej części materiału 4D. Ta z kolei generuje ruch, który przesuwa materiał, a tym samym transportowaną mikrocząsteczkę, zgodnie z ustaloną trasą.

Zgodnie z dokumentacją patentową IBM, opracowany system nie tylko podąża za wyznaczoną wcześniej ścieżką, ale także monitoruje przebieg całego procesu. Dzięki wbudowanym mechanizmom nadzorczym i zdolności do wykrywania przeszkód, inteligentny materiał potrafi samodzielnie rozwiązać ewentualne problemy, minimalizując konieczność ingerencji człowieka.

Po dotarciu do celu, system dezaktywuje bodźce zewnętrzne, zatrzymując ruch i umożliwiając precyzyjne dostarczenie ładunku.

Potencjał w medycynie i przemyśle

Zastosowanie tej technologii jest bardzo szerokie. Dzięki zdolności do poruszania się w różnych środowiskach — od cieczy, przez powietrze, aż po tkanki biologiczne — inteligentne materiały mogą znaleźć zastosowanie m.in. w medycynie. Przykładem jest precyzyjne dostarczanie leków do konkretnych komórek w organizmie, np. przez układ krwionośny czy przewód pokarmowy. Może to zrewolucjonizować leczenie chorób wymagających celowanej terapii, takich jak nowotwory czy infekcje wirusowe.

W przemyśle z kolei technologia IBM może usprawnić procesy produkcyjne na mikroskalę, np. w produkcji miniaturowych układów elektronicznych czy półprzewodników. Nowa metoda transportu mikrocząsteczek może pozwolić na bardziej precyzyjne układanie elementów czy dostarczanie materiałów w trudno dostępne miejsca w ramach procesów litograficznych.

Druk 4D

Druk 4D rozwija ideę znaną z druku 3D. Podczas gdy tradycyjny druk 3D pozwala na tworzenie statycznych struktur, technologia 4D wykorzystuje materiały, które reagują na bodźce zewnętrzne, zmieniając swój kształt lub właściwości. Dzięki temu możliwe jest generowanie ruchu, przypominającego reakcje zachodzące w organizmach jednokomórkowych, które poruszają się dzięki procesom chemicznym w błonie komórkowej.

Patent IBM to dopiero pierwszy krok w kierunku komercjalizacji tej innowacyjnej technologii. Jeśli dalsze prace badawczo-rozwojowe potwierdzą skuteczność i bezpieczeństwo systemu, może on zrewolucjonizować wiele dziedzin naszego życia.