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4d打印技术造出可变形复合材料 应用前景广泛

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  由美国科罗拉多大学波德分校力学工程系副教授杰瑞·齐和新加坡技术与设计大学的马丁·杜领导的科研团队,将拥有“形状记忆”能力的聚合纤维混入传统3d打印技术使用的复合材料中,制造出可以像“变形金刚”一样变换出各种形状的复合材料。

  马丁·杜表示:“在这一实验中,最初的产品架构由3d打印技术完成,然后‘形状记忆纤维’的编程活动开始启动,为这一架构制造出第4个方面——时间依存。”

  4d打印概念是于2013年4月,由麻省理工学院自动化实验室创始人斯凯勒·蒂比茨首次提出的。按照蒂比茨的解释,所谓4d打印技术就是“自我组装”,即材料自动变成为预设的模型。他的研究团队曾将复合材料制成的绳子放到水中,绳子会按照预先设计好的形状变形。

  马丁·杜表示:“我们制造出了可以基于不同的物理力学原理自动变形的复合材料,从而对蒂比茨的4d概念进行了扩展。使用‘形状记忆’复合纤维为复合材料制造出满意的形状变化,关键在于纤维的设计架构,包括其位置、方位等。”

  该研究团队证明,复合材料内纤维的方位和位置决定了形状记忆效果(比如折叠、卷曲、拉伸或者扭曲等)可以达到的程度;而且,可以通过对复合材料进行加热或冷却来对这种效果进行控制。

  新4d打印技术制造出的复合材料将有望在制造、包装和生物医学等领域大显身手。(李岩)



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