4D打印超材料可以像木头一样硬,也可以像海绵一样软 

2019-03-31 20:51 发布

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罗格斯大学新布伦瑞克分校(Rutgers University-New Brunswick)的工程师们创造出了一种柔性、轻质的4D打印材料,有望应用于飞机或无人机机翼的变形、软性机器人和微型可植入生物医学设备。

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4D打印基于增材制造技术,有一个很大的区别:它使用特殊材料和复杂的设计来打印物体,这些物体会在温度作为触发器等环境条件下改变形状,该部门助理教授Howon Lee说。时间是允许它们变形为新形状的第四维度。

“我们相信材料科学,力学和3D打印的这种前所未有的相互作用将为广泛的激动人心的应用创造新的途径,这些应用将改善技术,健康,安全和生活质量,”Lee说。

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工程师们创造了一类新的“超材料”,这些“超材料”被设计成具有在自然界中找不到的不寻常和违反直觉的特性。

以前,超材料的形状和性质一旦制造就不可逆转。但是罗格斯大学的工程师可以用热量调整他们的塑料材料,因此它们在被击打时会保持刚性,或者像海绵一样变软以吸收震动。

根据该大学的说法,在室温(73度)和194华氏度之间的温度下,刚度可以调节超过100倍,从而可以很好地控制减震。材料可以重新成形以用于各种目的。它们可以暂时转变为任何变形的形状,然后在加热时根据需要恢复其原始形状。

这些材料可以用于改变形状以提高性能的飞机或无人机机翼,以及用于空间发射的坍塌的轻质结构,以及用于更大结构的太空板的重建。

受章鱼启发的柔软,柔韧和橡胶材料制成的软机器人可以根据环境和手头的任务调整灵活性或刚度。 Lee说,插入或植入人体进行诊断或治疗的微小装置可以暂时变得柔软和灵活,以便进入体内进行微创和较少的疼痛。

他们的研究发表在《材料视野》杂志上。
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