達特茅斯研究員開發出可對刺激作出反應的「智能」3D列印材料

達特茅斯大學的一個研究小組是Ke Research Group的一部分，由化學教授Chenfeng Ke領導。最近，他們成功創造了一種創新的3D列印材料，能夠對環境刺激作出反應，可以列印「智能」4D物體。該團隊與西北大學和德克薩斯大學達拉斯分校的科學家合作，他們的研究結果發表在Angewandte Chemie國際版雜誌上。

Ke Research Group致力於開發適用於3D和4D列印應用的智能材料，以及用於環境和能源相關目的的彈性結晶多孔有機材料。他們的新型3D列印油墨能夠生產響應熱量或其他化學品而改變其性能的物品。這種變形允許在3D列印後進一步改變對象，從而產生通常稱為4D列印的對象。

「當我們談論3D列印時，我們可以控制X、Y和Z軸，」該論文的第一作者Longyu Li說。 ""現在我們可以控制列印後對象的大小、顏色以及響應。這是一個活生生的系統......現在，人們希望事物能夠響應你給予他們的信息。例如，人們喜歡人工智慧，因為它具有響應性，所以同樣的事情發生在化學領域。「

使用智能墨水進行4D列印的巨大優勢在於它能夠通過大幅度簡化和更易於使用的設備來生產複雜的結構。據Li介紹，該團隊的方法允許一台售價1000美元的3D印表機列印物體，否則這些物體需要使用價格更高的3D印表機，成本高達100,000美元。通過材料本身的化學反應將這種自適應的「第四維」預編程到對象中意味著許多複雜的工程和設計工作已經完成。

各種不同學科的響應化學品越來越受歡迎。Ke Research Group的工作可能對工程領域以及生物醫學領域有用。智能材料可用於將各種醫療設備組裝在一起，特別是用於管理藥物。3D列印技術可用於構建能夠響應來自身體某些區域的化學觸發的裝置，在需要時提供藥物或其他形式的適應性治療。

「大腦處理了很多能夠引發人體反應的信息，」Ke說。 「我們想要在非常低的水平上模仿這些流程......創建機械地響應外部刺激的智能材料。」

目前，該團隊還與工程學教授Fiona Li一起進行了一項先進的能源儲存研究項目。這將使用新的4D列印方法來創建具有智能功能的電池。軟機器人技術是另一個應用領域，Ke research group的智能墨水可以實現機器人設備的列印，這些設備可以適應外部因素並改變其形狀以適應不同的功能。

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