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4D打印的潜艇 不用电不用油却可以划动

导读: 你是否想过一个潜艇,在不用电不耗燃料的情况下,也可以移动呢?4D打印竟然让这成为了现实,这是一艘完全用塑料制成的潜艇,7.5厘米长,能够向前划桨,运送货物,并返回基地,所有这些都没有发动机、推进剂或电源。

你是否想过一个潜艇,在不用电不耗燃料的情况下,也可以移动呢?4D打印竟然让这成为了现实,这是一艘完全用塑料制成的潜艇,7.5厘米长,能够向前划桨,运送货物,并返回基地,所有这些都没有发动机、推进剂或电源。

4D打印的潜艇 不用电不用油却可以划动

将材料科学、计算和工程结合在一起,创造了这一壮举,是由kristina shea教授与加州理工学院的研究人员一起完成的。那么这艘潜艇究竟是如何运动的呢?

其实它采用了4D打印的概念,首先对3D打印对象进行预编程,以便将塑料对热的响应转化为不同的形状,从而转化为潜艇的运动。微型潜艇的设计是一个复杂的热激活执行器,依赖于交错激活三个单独的执行器组。

在每一组桨和一个固定在顶部的夹持器上,潜艇的4D打印执行器被编程以适应水温的变化。在第一次冲程中:膨胀发生,执行器移动,带动连接的浆划动。第二组桨上的执行机构比第一组中的桨厚,这意味着执行机构的塑料需要更长的时间来加热、膨胀和产生冲程。

潜艇的游泳过程类似于我们的肌肉扩张和收缩以产生运动的方式。然而目前,潜艇每套执行机构只能执行一次冲程/动作,如果要多次运动潜艇需要重置。

最终,该团队将能够创造复杂的系列多个4D打印驱动器,以使潜艇在水中的进一步活动。研究人员还希望扩大研究范围,将对其他环境因素(如水的盐度或酸度)作出反应的材料也包括在内。

之前4D打印有哪些研究进展呢?

4D打印的潜艇 不用电不用油却可以划动

▲典型的4D打印结构,可在热刺激下变形,由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)研制

4D打印的潜艇 不用电不用油却可以划动

美国乔治亚理工学院(GT)近日展示了他们开发出的一种全新4D打印结构。正如图片所示,它们原先处于一种“蜷缩”状态,但随着浸入热水后便会逐渐展开,最终变成另一个样子。

4D打印的潜艇 不用电不用油却可以划动

同样是Kristina Shea教授的研究成果:这些4D打印结构是他们使用一款多材料3D打印机制造的。其中,白色部分的材料一种刚性聚合物,黑色部分的材料则是一种弹性聚合物。这种弹性聚合物受热会发生形变,而这正是这些结构变形的关键所在。

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