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改变环境温度,物体发生形变

2021-11-01 09:58
陈述根本
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文|陈根

4D打印技术发展的道路上,科学研究的成果不断地在向前推进。日前,来自麻省理工学院(MIT)和新加坡科技与设计大学(SUTD)的研究人员们开发出了一种新的4D打印技术,可以让打印出来的物体在几秒钟之内,由一种形状“自动”转变成另外一种形状,而其中只需改变一点环境的温度即可。

其实,很多研究人员试图用3D打印机制作出形状记忆物体,但是由于制作过程还停留在毫米的水平,所以就限制了材料恢复的速度。如今,当在新技术里应用了高分辨率投影的“微立体光刻”(Microstereolithography)技术后,便意味着在微米级的水平上进行物体的设计(1毫米=1000微米,相当于一根头发丝的直径),这种技术使材料的恢复速度变得极快。

陈根:改变环境温度,物体发生形变

简而言之,越是在微小的水平上制作,那么这些材料就越能快速恢复,恢复速度快至几秒之内。以自然界的花朵为例,一朵花可以在几毫秒的时间内释放出所有的花粉,这是因为它的触发机制是在微米量级上发生的。”

与此同时,研究人员也一直在寻找理想的聚合物组合,来做出一种形状记忆材料,以适应其光刻图案。他们选中了两种聚合物,一种形状像是弯弯曲曲的意大利面,另一种交错纵横,像是建筑工地上的脚手架。

陈根:改变环境温度,物体发生形变

他们将两种聚合物混合在一起,所形成的新材料可以承受巨大的拉伸和扭曲,而不会损坏。而这种新型复合材料的特点是:可以承受巨大的形变,可拉伸至原有形状的3倍,这比现存的任何可打印材料的变形程度都要大。

该新材料可以“弹回”至原来的形状,即刚从打印机里出来时的形状。当它暴露在40~180摄氏度的温度下时,能在几秒内利索地恢复原形。如果能将整个制作过程降至更小的量级,或许能够将恢复时间缩短至几毫秒。

未来,该技术在多个领域都有着广阔的发展前景。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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