4D打印的智能超材料可以像木頭一樣堅硬或像海綿一樣柔軟

2019年4月1日，南極熊從外媒獲悉，羅格斯大學 - 新不倫瑞克工程師創(chuàng)造了靈活，輕便的4D打印材料，可用于變形飛機或無人機機翼，軟機器人和微型植入式生物醫(yī)學設(shè)備。

4D打印基于增材制造技術(shù)，有一個很大的區(qū)別：它使用特殊材料和復(fù)雜的設(shè)計來打印物體，這些物體會在溫度作為觸發(fā)器等環(huán)境條件下改變形狀，機械和航空航天工程助理教授Howon Lee說。 時間是允許它們變形為新形狀的第四維度。

“我們相信材料科學，力學和3D打印的這種前所未有的相互作用將為廣泛的應(yīng)用創(chuàng)造新的途徑，這些應(yīng)用將改善技術(shù)，健康，安全和生活質(zhì)量，”Lee說。

工程師們創(chuàng)造了一類新的“超材料”，這些“超材料”被設(shè)計成具有在自然界中找不到的不尋常和違反直覺的特性。

以前，超材料的形狀和性質(zhì)一旦制造就不可逆轉(zhuǎn)。 但是羅格斯大學的工程師可以用熱量調(diào)整他們的塑料材料，因此它們在被擊打時會保持剛性，或者像海綿一樣變軟以吸收震動。

根據(jù)該大學的說法，在室溫（73度）和194華氏度之間的溫度下，剛度可以調(diào)節(jié)超過100倍，從而可以很好地控制減震。 材料可以重新成形以用于各種目的。 它們可以暫時轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏巫冃蔚男螤睿�然后在加熱時根據(jù)需要恢復(fù)其原始形狀。

下面的動圖展示了4D打印的智能材料如何從僵硬變?yōu)槿彳洠�并改變形狀�?br />

這些材料可以用于改變形狀以提高性能的飛機或無人機機翼，以及用于空間發(fā)射的坍塌的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及用于更大結(jié)構(gòu)的太空板的重建。

由章魚啟發(fā)的柔軟，柔韌和橡膠材料制成的軟機器人可以根據(jù)環(huán)境和手頭的任務(wù)調(diào)整靈活性或剛度。 Lee說，插入或植入人體進行診斷或治療的微小裝置可以暫時變得柔軟和靈活，以便進入體內(nèi)進行微創(chuàng)和較少的疼痛。