西安交大參與研發(fā)新型4D打印結(jié)構(gòu)：放入熱水即可永久變形

南極熊2017年4月14日訊/美國(guó)喬治亞理工學(xué)院、新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）、中國(guó)西安交通大學(xué)3所高校近日合作研發(fā)出了一種新的4D打印結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與其它4D打印結(jié)構(gòu)類似，也是由3D打印技術(shù)制成，并且能在某種因素刺激下（這里是熱量）變成另一種形狀。唯一的不同點(diǎn)在于，這種變形沒(méi)有時(shí)間限制，是永久性的。下面就是其中幾個(gè)實(shí)例：

據(jù)悉，這種新的4D打印結(jié)構(gòu)之所以能實(shí)現(xiàn)永久性變形，主要是因?yàn)槠渲圃觳牧鲜且环N新的復(fù)合型形狀記憶聚合物（SMPs）。這種聚合物有軟硬兩部分。其中，軟的部分經(jīng)過(guò)了預(yù)編程，具有內(nèi)應(yīng)力，而硬的部分普通狀態(tài)下會(huì)阻止這種力釋放。不過(guò)一旦放入熱水中，硬的部分便會(huì)變軟，令內(nèi)應(yīng)力得以釋放。結(jié)果就是上面我們看到的變形。相比之下，其它類似4D打印結(jié)構(gòu)采用的材料多是水凝膠。但水凝膠過(guò)于柔軟，變形后很難維持住形狀。

“我們的新方法是將機(jī)械編程后處理這一步融入3D打印過(guò)程中，而這不但讓4D打印變得更簡(jiǎn)單，還增加了它的潛能。”喬治亞理工機(jī)械工程系教授Jerri Qi表示，“利用這種方法，高精度結(jié)構(gòu)就將可以先通過(guò)電腦模擬設(shè)計(jì)，再3D打印成型，最后通過(guò)簡(jiǎn)單的加熱快速并且永久地變成新的形態(tài)。”

這種新的4D打印技術(shù)雖然目前尚處于早期研發(fā)階段，但卻已經(jīng)展現(xiàn)出了潛在應(yīng)用價(jià)值，比如用來(lái)制造緊湊的堆疊或滾動(dòng)結(jié)構(gòu) — 運(yùn)輸時(shí)會(huì)很方便，需要時(shí)使用時(shí)只需施加熱刺激就能自動(dòng)變形。

相關(guān)研究論文《通過(guò)活性復(fù)合材料直接4D打印》已經(jīng)被發(fā)表到了《Science Advances》雜志上，如有需要可以點(diǎn)擊這里下載。
延伸閱讀：
《黑科技：4D打印來(lái)了，可在熱刺激下自動(dòng)變形》
《哈佛開(kāi)發(fā)出新型水凝膠4D打印結(jié)構(gòu) — 遇水即可自動(dòng)變形》

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編譯自 3ders