【據(jù)designnews網(wǎng)站2019年4月16日報道】美國羅格斯大學(xué)的研究人員開發(fā)的4D打印材料可以在許多應(yīng)用中根據(jù)溫度改變形狀和硬度。該研究團(tuán)隊由機(jī)械和航空航天工程系助理教授、作者豪恩·李領(lǐng)導(dǎo)，利用4D打印技術(shù)創(chuàng)造了這種柔韌、輕質(zhì)的材料。研究人員表示，這種材料可用于飛機(jī)或無人機(jī)機(jī)翼、軟機(jī)器人和植入式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的設(shè)計。

傳統(tǒng)超材料一旦制造出來機(jī)械性能和幾何形狀就固定了， 4D打印的超材料增加了可調(diào)性、可重構(gòu)性和可部署性。4D打印以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，3D打印將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為物理實體，但4D打印更進(jìn)一步，使用特殊材料和設(shè)計來打印隨環(huán)境條件變化而改變形狀的物體。

羅格斯團(tuán)隊在他們的研究中結(jié)合了3D打印、形狀記憶聚合物和現(xiàn)有的機(jī)械超材料，八位元桁架和開爾文泡沫。4D打印的現(xiàn)狀側(cè)重于幾何變換；而羅格斯團(tuán)隊的4D打印的機(jī)械超材料更側(cè)重于機(jī)械性能可調(diào)。

研究人員表示，羅格斯團(tuán)隊可以利用溫度調(diào)整他們的材料，使它們在受到撞擊時保持剛性，或者變得像海綿一樣柔軟來吸收震動。在室溫和90℃之間的溫度條件下，剛度可以調(diào)節(jié)100倍以上，可以顯著減震。

此外，這些材料可根據(jù)需求重新成形，例如暫時變形為任何形狀，然后在加熱時根據(jù)需要恢復(fù)到原來的形狀。可調(diào)材料增加了材料的適應(yīng)性，適用于對機(jī)械性能或幾何形狀有不同要求的工作環(huán)境或情況，無需重新設(shè)計和制造。它還增加了可部署性等功能，可節(jié)省運輸成本或穿越狹窄空間。這些材料的適應(yīng)性使它們非常適合一系列應(yīng)用，例如飛機(jī)或無人機(jī)機(jī)翼，可改變形狀以提高性能；因太空發(fā)射而坍塌的結(jié)構(gòu)，在太空中可伸展的結(jié)構(gòu)，如太陽能電池板；可根據(jù)環(huán)境和任務(wù)變換形狀或剛度的軟機(jī)器人。

下一步的研究包括為超材料找到這樣的應(yīng)用，以及尋找除溫度以外的激勵來激發(fā)形狀變化，并開發(fā)具有新特性的材料。