4D打印智能材料能随温度改变性质形状

罗格斯大学-新不伦瑞克的工程师们创造了一种柔性轻质材料。4D印刷材料可用于飞机和无人机的机翼、柔性机器人、微型植入式生物医学装置等。以更好地实现减震和变形。相关结果发表在最新一期的《物质视觉》杂志上。

3D打印也称为附加制造，它可以通过逐层打印将预先构建的数字蓝图转换成对象。

基于这种技术的4D印刷有很大的不同。它使用特殊的材料和复杂的设计来印刷物体。这些物体会随着环境条件如温度的变化而改变形状。

工程师们创造的新“超材料”经过精心设计，具有自然界中没有的特性。它们是不寻常的，甚至是反直觉的。过去，超材料一旦制造出来，其性质和形状是不可逆的，但这一次，利用热来调整其性质的超材料在受到冲击时可以保持刚性，或者变得像海绵一样柔软以吸收振动。

在22.8 ~ 90℃的温度范围内，刚度调节可超过100次，从而很好地控制了减震。这种材料可以为了各种目的而重新塑形。它们会暂时变形为任何形状，然后在加热时根据需要恢复到原始形状。

这种神奇的材料可以用来改善飞机或无人驾驶飞行器的机翼性能，也可以用来重建在太空中发射的倒塌的轻质结构，甚至是具有较大结构的太空面板。由这种材料制成的软机器人像章鱼一样灵活，可以根据环境和当前任务调整灵活性或刚性。然而，将它插入到一个微小的装置中并植入到人体中进行诊断或治疗，可以暂时使介入装置变得柔软和灵活，进入人体进行微创手术并减轻疼痛。