可硬如木头、软如海绵——4D打印智能材料能随温度改变形状

2019-03-25 11:22:03 来源: 中国科技网 作者: 房琳琳

(视频)4D超材料随温而变的奇妙特性。来源:EureAlert!网站

中国科技网-科技日报北京3月25日电(记者房琳琳)美国罗格斯大学-新不伦瑞?#26031;?#31243;师创造了一种柔性轻质材料,经4D打印后的材料用于飞机和无人机的机翼、软机器人和微型植入式生物医疗装置,可更好地实现减震和变形。相关成果发表于最近一期《材料视界》杂志。

3D打印也称为增材制造,可通过逐层打印的方式,将预先构建的数字蓝图转变为物体。

基于这项技术的4D打印有一个很大的不同之处——其使用特殊材料和复杂设?#35780;?#25171;印物体,这些物体在环?#31243;?#20214;如温度变化下,会随之改变形状。

工程师们创造的这?#20013;隆?#36229;材料?#20445;?#32463;过精心设计,具有非自然特性,不同寻常,甚至违反直觉。以前,超材料的形状和性质一旦制造出来就不可逆转,但此能用热量调整特性的超材料,能在被击打时保?#25351;?#24615;,或像海绵一样变软以吸收震动。

在室温73华氏度和194华氏度之间的温度区间,刚性调节可以超过100倍,从而可以很好地控制减震。材料可重新成形,以用于各种目的。它们暂时变形,转变为任何形状,然后在加热时,根据需要回复其原始形状。

这种神奇的材料,可用于提高飞机或无人机机翼性能,以及空间发射的坍塌轻质结构,甚至更大结构的太空板的重建。由这种像章鱼一样柔韧的材料制成的软机器人,可以根据环境和当前任务,调整灵活性或刚度。而将其插入或植入人体进行诊断或治?#39057;?#24494;小装置中,可以让介入装置暂时变得柔软和灵活,以进入人体进?#24418;?#21019;操作并减少疼痛。

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