2D首次用笔实现三维绘图

科学家们第一次实现了用笔从2D绘画到三维绘画的转变。图为实验过程的视频截图。

3月25日电 钢笔绘图是制作2D图形的一种简单、廉价、直观的方法，而标准3D打印则需要笨重、昂贵的机器。最近，科学家们第一次用钢笔实现了从2D到3D的转变。根据《科学进展》杂志24日发表的最新论文，韩国首尔国立大学的研究人员开发了一种技术，可以直接将笔画的2D图形转换成3D图形。

根据该报告，研究人员使用类似记号笔的笔，用红色和黑色墨水在岩石上画出一个红色的小花状图案。他们给钢笔添加了两种不同的墨水：一种是红色墨水，它含有一种叫做表面活性剂的化合物，可以降低墨水的附着力；另一种是黑色墨水，不含表面活性剂。它可以将图形“锚定”在它所绘制的表面(比如岩石)，这样红墨水绘制的图形在转换成3D形状时就可以固定下来。

当研究人员将绘制的图案浸入水中时，黑色油墨保持不动，但红色油墨膜会由于一种称为毛细管诱导剥离的现象而浮动，在这种现象中，水渗透在低粘度油墨和岩石之间。油墨是疏水性的，可以排斥水，所以粘度较小的油墨由于膜和水之间的张力，以3D形状浮在表面。

当科学家们试图将成品从水中取出时，他们遇到了一个障碍：精致的3D电影无法保持其原始状态。因此，他们通过添加铁颗粒来调整两种油墨的化学成分，并将图纸浸入含有过硫酸钾的溶液中。该论文认为，过硫酸钾在浸泡3分钟后会与铁发生反应，可以覆盖和增强3D物体的强度。

研究人员说，这种墨水可以应用于现有的大规模生产印刷品的技术，例如印刷报纸的卷对卷系统。文章将批量打印在2D形式，然后在过硫酸钾溶液中浸泡，并转化为3D形式。

根据该报告，该团队承认该技术需要改进。例如，如果这项技术用于建造太阳能电池板等物体，它还必须能够携带导电元件。哈佛大学的工程师詹妮弗刘易斯没有参与这项研究，她表示同意。她说，如果墨膜可以携带电子电路，“它将非常强大。”尽管如此，她表示，该团队的方法是3D打印领域的一项重要进展。

韩国蔚山国家科学技术研究所的材料科学家金吉云说，这项技术不仅对制造业有价值，而且具有不可抗拒的用笔写字的力量。"人们仍然喜欢用手画画。"她说：“看着你的画变得栩栩如生很有趣，所以我觉得这项技术也有艺术价值。”