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美國(guó)羅格斯大學(xué)開(kāi)發(fā)可根據(jù)溫度改變形狀和硬度的4D打印材料

發(fā)布日期:2019-04-19??來(lái)源:航空工業(yè)信息網(wǎng)我要投稿我要評(píng)論

【據(jù)designnews網(wǎng)站2019年4月16日?qǐng)?bào)道】美國(guó)羅格斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)的4D打印材料可以在許多應(yīng)用中根據(jù)溫度改變形狀和硬度。該研究團(tuán)隊(duì)由機(jī)械和航空航天工程系助理教授、作者豪恩·李領(lǐng)導(dǎo),利用4D打印技術(shù)創(chuàng)造了這種柔韌、輕質(zhì)的材料。研究人員表示,這種材料可用于飛機(jī)或無(wú)人機(jī)機(jī)翼、軟機(jī)器人和植入式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)超材料一旦制造出來(lái)機(jī)械性能和幾何形狀就固定了, 4D打印的超材料增加了可調(diào)性、可重構(gòu)性和可部署性。4D打印以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ),3D打印將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為物理實(shí)體,但4D打印更進(jìn)一步,使用特殊材料和設(shè)計(jì)來(lái)打印隨環(huán)境條件變化而改變形狀的物體。

羅格斯團(tuán)隊(duì)在他們的研究中結(jié)合了3D打印、形狀記憶聚合物和現(xiàn)有的機(jī)械超材料,八位元桁架和開(kāi)爾文泡沫。4D打印的現(xiàn)狀側(cè)重于幾何變換;而羅格斯團(tuán)隊(duì)的4D打印的機(jī)械超材料更側(cè)重于機(jī)械性能可調(diào)。

研究人員表示,羅格斯團(tuán)隊(duì)可以利用溫度調(diào)整他們的材料,使它們?cè)谑艿阶矒魰r(shí)保持剛性,或者變得像海綿一樣柔軟來(lái)吸收震動(dòng)。在室溫和90℃之間的溫度條件下,剛度可以調(diào)節(jié)100倍以上,可以顯著減震。

此外,這些材料可根據(jù)需求重新成形,例如暫時(shí)變形為任何形狀,然后在加熱時(shí)根據(jù)需要恢復(fù)到原來(lái)的形狀。可調(diào)材料增加了材料的適應(yīng)性,適用于對(duì)機(jī)械性能或幾何形狀有不同要求的工作環(huán)境或情況,無(wú)需重新設(shè)計(jì)和制造。它還增加了可部署性等功能,可節(jié)省運(yùn)輸成本或穿越狹窄空間。這些材料的適應(yīng)性使它們非常適合一系列應(yīng)用,例如飛機(jī)或無(wú)人機(jī)機(jī)翼,可改變形狀以提高性能;因太空發(fā)射而坍塌的結(jié)構(gòu),在太空中可伸展的結(jié)構(gòu),如太陽(yáng)能電池板;可根據(jù)環(huán)境和任務(wù)變換形狀或剛度的軟機(jī)器人。

下一步的研究包括為超材料找到這樣的應(yīng)用,以及尋找除溫度以外的激勵(lì)來(lái)激發(fā)形狀變化,并開(kāi)發(fā)具有新特性的材料。

美國(guó)羅格斯大學(xué)開(kāi)發(fā)可根據(jù)溫度改變形狀和硬度的4D打印材料

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