美國研究4D打印技術 造出可自動變形復合材料

由美國科羅拉多大學波德分校力學工程系副教授杰瑞·齊和新加坡技術與設計大學的馬丁·杜領導的科研團隊，將擁有“形狀記憶”能力的聚合纖維混入傳統(tǒng)3D打印技術使用的復合材料中，制造出可以像“變形金剛”一樣變換出各種形狀的復合材料。

馬丁·杜表示：“在這一實驗中，最初的產(chǎn)品架構(gòu)由3D打印技術完成，然后‘形狀記憶纖維’的編程活動開始啟動，為這一架構(gòu)制造出第4個方面——時間依存。”

4D打印概念是于2013年4月，由麻省理工學院自動化實驗室創(chuàng)始人斯凱勒·蒂比茨首次提出的。按照蒂比茨的解釋，所謂4D打印技術就是“自我組裝”，即材料自動變成為預設的模型。他的研究團隊曾將復合材料制成的繩子放到水中，繩子會按照預先設計好的形狀變形。

4D打印技術概念圖

馬丁·杜表示：“我們制造出了可以基于不同的物理力學原理自動變形的復合材料，從而對蒂比茨的4D概念進行了擴展。使用‘形狀記憶’復合纖維為復合材料制造出滿意的形狀變化，關鍵在于纖維的設計架構(gòu)，包括其位置、方位等。”

該研究團隊證明，復合材料內(nèi)纖維的方位和位置決定了形狀記憶效果（比如折疊、卷曲、拉伸或者扭曲等）可以達到的程度；而且，可以通過對復合材料進行加熱或冷卻來對這種效果進行控制。

新4D打印技術制造出的復合材料將有望在制造、包裝和生物醫(yī)學等領域大顯身手。（責編：彭倩）