4D打印复合材料研究工作获得新进展 - 纳金网

近日，科罗拉多Boulder大学的研究人员在4D打印技术领域的研究取得了令人振奋的新进展，为自适应复合材料的4D打印技术在制造、包装和生物医学领域的应用开辟了可能性。

科罗拉多Boulder大学的机械工程教授H. Jerry Qi领导的团队和新加坡理工大学的Martin L. Dunn合作开发并测试了一种4D打印方法。研究员将具有“形状记忆”特点的聚合物纤维通过3D打印技术纳入到复合材料中，从而使制造出来的物体经过一段时间会变成另外一种指定的形状。

“在这项工作中，初始配置是由3D打印技术完成的，然后对对形状记忆纤维按照时间进行动作编程，这就涉及到4D方面。” Dunn说，他曾经做为科罗拉多Boulder大学机械工程学院成员研究复合材料力学和物理学长达二十年。

4D打印的概念，即使材料通过“自我组装”形成3D结构，最初是由美国麻省理工学院科技教员Skylar Tibbits在今年4月份提出的。Tibbits和他的团队做出来的“智能”材料，可以在水中自组装。

“我们通过使复合材料根据不同的物理机制，变身成几个不同的、复杂的形状，提升了这个概念。” Dunn说，“用有形状记忆功能的聚合物纤维来使复合材料产生所需要的形状变化的秘密在于对纤维体系结构的预先设计，包括它们的位置、方向和其他因素。”

科罗拉多Boulder团队的研究结果被发表在上个月的《应用物理快报》杂志上。该论文的共同撰写人是Qi "Kevin" Ge，他９月份刚刚作为博士后研究助理加入MIT。

Qi说：“令人着迷的事情是，这些形状在设计阶段就已经定义好了，几年前这些都还无法实现。”

研究团队发现，复合材料内纤维的方向和位置的决定了形状记忆效应，比如折叠、卷曲、拉伸或扭转。研究人员还发现有可以通过加热或冷却来控制这些影响。

Qi认为，3D打印技术已经存在了大约三十年，直到最近才发展到如此地步，使先进的复合活性纤维可以被用作打印材料。

该技术带来了一系列令人兴奋的应用前景。Qi说，一个太阳能电池板或类似的产品可以预先进行设定性安装，然后，工厂将它折叠成便于运输的形状进行包装和运输。到达目的地后，该产品可以被激活，自动形成正常运行所需要的形状，而不需要用户再来组装。推荐经典专题:3D眼镜