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3D打印结构智能化的新思路|4D 打印形状记忆聚合物及其复合材料

2017-12-28  1113

4D打印是指3D打印的结构在特定的外界条件刺激下,按照预先设计进行自动变形和组装,无需人为干涉。这一技术可以让结构“活”起来,为军事、航空航天、柔性电子、生物医药科学等领域带来了新的发展机遇。

哈尔滨工业大学冷劲松教授团队在4D打印形状记忆聚合物及其复合材料方面做了大量研究,主要包括成功研制了用于熔融沉积打印的形状记忆打印线及其复合打印线,以及采用溶液直书写的打印了血管支架,并实现了远程驱动控制形状回复。为4D打印智能化结构的发展提供了新思路。

据悉,该4D打印方法采用直写型打印设备,研究团队将打印所需的聚合物、紫外交联剂及功能性纳米粒子溶解于低沸点、高挥发性的溶剂中制成可打印的“墨水”。打印过程中溶剂的快速挥发及紫外光照可使“墨水”迅速固化并形成形状记忆所需的交联网络,通过逐层打印操作构建出具有变形能力的三维结构,即实现4D打印,打印物体的尺寸最小可至微米级。研究团队设计并研制了一种4D打印“智能”支架,可以通过恒定磁场控制支架的运动,在交变磁场作用下,该支架还呈现出自扩张行为,实现了结构的非接触控制和智能驱动。

智能化和个性化定制带来了新的可能性。相关研究成果已发表在国际TOP期刊《应用材料与界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上。




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