遇热会变形，科学家发现新型4D打印材料

资料来源:丁等

暴露在高温下几秒钟内就能变形的物体向我们展示了一种新颖的4D印刷技术，这种技术将来可以用来制造在手术过程中自动展开的医疗器械。

乔治亚理工学院的教授杰里·齐说，这项技术极大地简化了“教”3D打印材料在被触发时变形的过程。他说:“以前我们必须在3D打印后对材料进行培训和编码，这项新技术可以完成打印机中的所有编码。”

研究人员将两种材料结合在3D打印结构中，以达到理想的变形效果。一种是锁定引发变形所需能量的软材料，但在冷状态下，软聚合物中的能量储存在另一种像玻璃一样的硬材料中。然而，这种硬材料加热时会软化，从而控制软材料。软材料可以记住第二种形状，加热后会自动恢复。

以前4D印刷技术生产的材料经过短暂变形后会复原。在这项新的研究中，研究人员使用了一种在50℃左右会变形的材料。通过改变这种坚硬材料的性质，研究人员还可以控制材料变形的温度。

该技术可广泛应用于生物医学设备、3D电子设备和消费品。例如，电子元件可以平面形式印刷，并在组装后自动变形为3D形式。这项技术还为产品设计提供了一个新的模型，在开始设计零件时，可以为其提供多种配置。像支架这样的医疗设备也可以用这种技术制造。4D支架进入血管后，会被体温触发并自动扩张。现在医生必须在手术过程中手动打开支架。

研究人员表示，这项新技术比依赖水凝胶的方法更适合实际应用。新技术生产的物体可以在10秒内完全变形，而几年前出现的水凝胶材料的完全变形需要大约7分钟。

水凝胶4D印刷依赖于水凝胶和非溶胀聚合物细丝的结合。当浸入水中时，水凝胶膨胀，迫使聚合物细丝变形。这种材料通过吸水而变形，但过程相对缓慢，特别是当物体的结构很大时。

蝌蚪工作人员从livescience编译，夏季夜和夜的翻译，转载必须得到授权。