前沿 2020-02-28 09:02

新工艺促使4D打印对象恢复原有形状

胡燕萍 摘自 设计新闻网

【据美国设计新闻网2020年2月21日报道】随着3D打印处于发展的早期阶段,科学家现在将注意力转向不断发展的4D打印。 新加坡科技设计大学(SUTD)的一个团队更进一步,创造了一种新的可逆4D打印技术。在这一新过程中,不仅3D打印的对象可以根据热或水激励而改变形状,而且还可以在没有人工干预的情况下恢复其原始形状。

科学家们通常使用水凝胶材料来实现无需人工干预即可形状可逆的4D打印。打印对象需要水凝胶作为激励来恢复其原始形状。然而,由于这种类型的材料缺乏机械强度,因此该技术具有其局限性,对于承力应用,水凝胶不是最佳选择。于是研究人员尝试用各种材料层来替代水凝胶实现可逆4D打印,但这种方法依然机械强度有限。SUTD与南洋理工大学合作开发了新工艺,该工艺与以前成功的一些可逆4D打印技术截然不同。

SUTD团队没有使用水凝胶,而是使用了两种可兼容的材料在3D喷墨打印机中进行打印,这些材料在打印前和打印后均能维持其机械强度—过渡材料VeroWhitePlus和弹性体TangoBlackPlus。打印过程中,研究人员使用乙醇使弹性体膨胀,弹性体类似于水凝胶,会在过渡材料上产生应力。当被加热时,过渡材料将其形状改变为第二形状。如果需要恢复形状则再次加热过渡材料,促使乙醇从弹性体中挥发出来,弹性体将过渡材料拉回恢复到原始形状。

虽然可逆4D打印技术本身是一个很大的进步,但能够使用强度更高的材料同时确保在形状改变过程中实现更精确的结构逆转具有革命性意义,可以生产常规制造无法轻易实现的复杂的结构。该工艺用于商业印刷,还有很长的路要走。

 

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