4D打印的潛艇,，不用電不用油卻可以劃動(dòng)

你是否想過(guò)一個(gè)潛艇,，在不用電不耗燃料的情況下,，也可以移動(dòng)呢,？4D打印竟然讓這成為了現(xiàn)實(shí),，這是一艘完全用塑料制成的潛艇,，7.5厘米長(zhǎng),，能夠向前劃槳，運(yùn)送貨物,，并返回基地,，所有這些都沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)劑或電源,。

將材料科學(xué),、計(jì)算和工程結(jié)合在一起，創(chuàng)造了這一壯舉,，是由kristina shea教授與加州理工學(xué)院的研究人員一起完成的,。那么這艘潛艇究竟是如何運(yùn)動(dòng)的呢？

其實(shí)它采用了4D打印的概念,，首先對(duì)3D打印對(duì)象進(jìn)行預(yù)編程,，以便將塑料對(duì)熱的響應(yīng)轉(zhuǎn)化為不同的形狀，從而轉(zhuǎn)化為潛艇的運(yùn)動(dòng),。微型潛艇的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的熱激活執(zhí)行器,，依賴于交錯(cuò)激活三個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行器組。

在每一組槳和一個(gè)固定在頂部的夾持器上,，潛艇的4D打印執(zhí)行器被編程以適應(yīng)水溫的變化,。在第一次沖程中：膨脹發(fā)生,，執(zhí)行器移動(dòng)，帶動(dòng)連接的漿劃動(dòng),。第二組槳上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)比第一組中的槳厚,，這意味著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的塑料需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)加熱、膨脹和產(chǎn)生沖程,。

潛艇的游泳過(guò)程類似于我們的肌肉擴(kuò)張和收縮以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的方式,。然而目前，潛艇每套執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能執(zhí)行一次沖程/動(dòng)作,，如果要多次運(yùn)動(dòng)潛艇需要重置,。

最終，該團(tuán)隊(duì)將能夠創(chuàng)造復(fù)雜的系列多個(gè)4D打印驅(qū)動(dòng)器,，以使?jié)撏г谒�中的進(jìn)一步活動(dòng),。研究人員還希望擴(kuò)大研究范圍，將對(duì)其他環(huán)境因素(如水的鹽度或酸度)作出反應(yīng)的材料也包括在內(nèi),。

之前4D打印有哪些研究進(jìn)展呢,？

▲典型的4D打印結(jié)構(gòu)，可在熱刺激下變形,，由美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）研制

美國(guó)喬治亞理工學(xué)院（GT）近日展示了他們開(kāi)發(fā)出的一種全新4D打印結(jié)構(gòu),。正如圖片所示，它們?cè)�先處于一種“蜷縮”狀態(tài),，但隨著浸入熱水后便會(huì)逐漸展開(kāi),，最終變成另一個(gè)樣子。

同樣是Kristina Shea教授的研究成果：這些4D打印結(jié)構(gòu)是他們使用一款多材料3D打印機(jī)制造的,。其中,，白色部分的材料一種剛性聚合物，黑色部分的材料則是一種彈性聚合物,。這種彈性聚合物受熱會(huì)發(fā)生形變,，而這正是這些結(jié)構(gòu)變形的關(guān)鍵所在。

編譯自：3dprintingindustry