美国罗格斯大学可根据温度改变形状和硬度的4D打印材料

旅游频道 2020-01-25171未知admin

  4月16日,美国《设计新闻》网站报道称:美国罗格斯大学的研究人员的4D打印材料可以在许多应用中根据温度改变形状和硬度。该研究团队由机械和工程系助理教授豪恩·李(Howon Lee)领导,利用4D打印技术创造了这种柔韧、轻质的材料。研究人员表示,这种材料可用于飞机或无人机机翼、软机器人和植入式生物医学设备的设计。

  传统超材料一旦制造出来机械性能和几何形状就固定了,4D打印的超材料增加了可调性、可重构性和可部署性。4D打印以增材制造(3D打印)技术为基础,3D打印将数字模型为物理实体,但4D打印更进一步,使用特殊材料和设计来打印随条件变化而改变形状的物体。

  罗格斯大学团队在他们的研究中结合了3D打印、形状记忆聚合物和现有的机械超材料,八位元桁架和开尔文泡沫。4D打印的现状侧重于几何变换;而罗格斯团队的4D打印的机械超材料更侧重于机械性能可调。

  研究人员表示,罗格斯团队可以利用温度调整他们的材料,使它们在受到撞击时保持刚性,或者变得像海绵一样柔软来吸收震动。在室温和90℃之间的温度条件下,刚度可以调节100倍以上,可以显著减震。

  此外,这些材料可根据需求重新成形,例如暂时变形为任何形状,然后在加热时根据需要恢复到原来的形状。可调材料增加了材料的适应性,适用于对机械性能或几何形状有不同要求的工作或情况,无需重新设计和制造。它还增加了可部署性等功能,可节省运输成本或穿越狭窄空间。这些材料的适应性使它们非常适合一系列应用,例如,飞机或无人机机翼,可改变形状以提高性能;在太空中可伸展的结构,如太阳能电池板;可根据和任务变换形状或刚度的软机器人。

  下一步的研究包括为超材料找到这样的应用,以及寻找除温度以外的激励来激发形状变化,并具有新特性的材料。

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