4D打印智能材料能隨溫度改變性質(zhì)形狀

美國羅格斯大學(xué)—新不倫瑞克工程師創(chuàng)造了一種柔性輕質(zhì)材料，經(jīng)4D打印后的材料可用于飛機(jī)和無人機(jī)的機(jī)翼、柔軟機(jī)器人、微型植入式生物醫(yī)療裝置等，能更好地實(shí)現(xiàn)減震和變形。相關(guān)成果發(fā)表在最近一期《材料視界》雜志中。

3D打印也被稱為增材制造，可通過逐層打印的方式，將預(yù)先構(gòu)建的數(shù)字藍(lán)圖轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w。

基于這項(xiàng)技術(shù)的4D打印有一個很大的不同之處，它使用特殊材料和復(fù)雜設(shè)計(jì)來打印物體，這些物體在環(huán)境條件如溫度變化下，會隨之改變形狀。

工程師們創(chuàng)造的這種新“超材料”，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，具有自然界中找不到的特性，它們不同尋常甚至違反直覺。以前，超材料的性質(zhì)和形狀一旦制造出來就不可逆轉(zhuǎn)，但此次用熱量來調(diào)整特性的超材料，能在被擊打時保持剛性，或像海綿一樣變軟以吸收震動。

在室溫73華氏度(約22.8℃)和194華氏度(90℃)之間的溫度區(qū)間，剛性調(diào)節(jié)可以超過100倍，從而很好地控制減震。材料可重新成形，以用于各種目的。它們暫時變形，轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏涡螤?，然后在加熱時，根據(jù)需要回復(fù)其原始形狀。

這種神奇的材料，可用于提高飛機(jī)或無人機(jī)機(jī)翼性能，還可用于空間發(fā)射的坍塌輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，甚至更大結(jié)構(gòu)的太空板的重建。由這種材料制成的軟機(jī)器人像章魚一樣柔韌，可根據(jù)環(huán)境和當(dāng)前任務(wù)，調(diào)整靈活性或剛度。而將其插入微小裝置植入人體進(jìn)行診斷或治療，可以讓介入裝置暫時變得柔軟和靈活，進(jìn)入人體進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)并減少疼痛。(房琳琳)

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