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遇热会变形,科学家发现新型4D打印材料

作者:夏夜夜夜/编译 来源:蝌蚪五线谱 发布于2017/04/21

  能在遇热后数秒内变形的物体向我们展示了一种新奇的4D打印技术,该技术将来可用于制造在手术过程中自动展开的医疗设备。
  美国乔治亚理工大学(Georgia Institute of Technology)教授Jerry Qi称,该技术大大简化了“教”3D打印材料受到触发之后变形的过程。他说:“以前我们必须在3D打印结束后训练材料并进行编码,而这种新技术能在打印机内完成所有编码。”
  研究人员在3D打印结构中结合了两种材料以达到理想的变形效果。一种是锁住触发变形所需能量的软材料,但在寒冷状态下,软聚合物中的能量储存在另一种像玻璃一样的硬材料内。但这种硬材料遇热会变软,把控制权让给软材料。软材料能记住第二种形状,在受热时自动恢复。
  此前的4D打印技术制造出的材料短暂变形后就会恢复原状。而这项新研究中,研究人员采用了会在50℃左右变形的材料,通过改造这种硬材料的特性,研究人员还能控制让材料变形的温度。
  该技术能广泛应用于生物医药设备、3D电子器件和消费品。比如电子元件可以先以平面形式打印,组装后自动变形为3D形态。这种技术还给产品产品设计提供了新模式,一开始设计零件时就可以赋予它们多种配置。支架等医疗设备也可以用这种技术制造。4D支架进血管后会受体温触发会自动展开。而现在医生必须在手术时手动撑开支架。
  研究人员表示,这种新技术比依赖水凝胶的方法更适合实际应用。新技术制造出的物体能在10秒内完全变形,而几年前出现的水凝胶材料完全变形却需要约7分钟。
  水凝胶4D打印依赖于水凝胶和非溶胀聚合物细丝的结合。浸入水中时,水凝胶膨胀,迫使聚合物细丝变形。这种材料靠吸水变形,但过程相对较慢,物体结构庞大时更是如此。

 

 

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