近日，一项国际结合研究有了最新结不雅：一种可让打印对象在受热后永远转换成不合外形的3D打印办法。这种新技巧是一种4D打印，是佐治亚理工学院、新加坡技巧与设计大年夜学(SUTD)和西安交通大年夜学结合研究的结不雅。
那什么是4D打印呢?就是将时光和活动元素惹人3D打印。它并不是一项全新的技巧，一段时光以来，全球各地的研究人员一向在开辟遇水、热等因子会变形的各类不合打印材料。大年夜部分现有4D打印研究依附于水凝胶的应用，但水凝惊奇常柔嫩，变形后难以保持外形。三所高校的最新结合研究正好弥补了这方面的不足。
固然该技巧仍处于初期阶段，但已经显示出很多潜在的应用可能性。例如，4D打印物体在创建紧凑的堆叠或卷状构造时可能会极其有效，这些构造输送起来很简单，然后可在须要时进行扩大。有一天，该技巧甚至可能会让打印物体对光，甚至电等不合刺激作出反竽暌功。
钙揭捉?究比来揭橥在《Science Advances》杂志上，标题为“通度日性复合伙料的直接4D打印”。新技巧涉及3D打印一层层的外形记忆聚合物(SMP)，而每一层经由编程会对受热有不合的反竽暌功。SMP是一种智能聚合物，可“记住”其原始外形，在受热时会变成预定的外形。
为了展示新的3D打印技巧，研究团队制造了很多不合的可变形物体，个中包含一朵相当复杂的花，碰到热水时，它的花瓣会紧缩和曲折，以及一个晶格构造，放入热水时，其大年夜小几乎可扩大为原始尺寸的八倍。转换所需的时光极短，在五秒钟阁下，这比以前的水凝胶4D打印技巧要快得多。经由过程设置各类打印参数，研究人员还能在必定程度上控制最终的转换外形。
“在室温下，我们的复合伙估中有一种柔嫩的材料，可被编程以包含内部应力，而另一种材料是硬的。我们用计算模仿来设计复合伙料组件，个中刚性材料有一个可防止柔嫩材料在3D打印后释放被编程的内部应力的外形和尺寸。加热时，刚性材料会软化，并许可柔嫩材料释放应力，大年夜而让打印件的外形产生变更。这个过程平日很戏剧，”研究人员解释说。
SUTD传授Martin L. Dunn表示，该技巧“可在生物医学设备、3D电子产品和花费类产品上有无数应用”，并弥补说，“甚至为产品设计开创了一种新范式，开辟人员不仅要设计最初的产品，还要为其在后续办事中的多种模式进行设计。”
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“经由过程将机械编程后处理步调直接整合到3D打印过程中，新办法大年夜大年夜简化了4D打印并增长了它的潜能。这许可用计算机模仿来设计高分辨率的3D打印件，3D打印完成后，经由过程简单的加热，可将其直接而快速地转换成新的永远构造，”研究人员解释说。
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