美國羅格斯大學開發可根據溫度改變形狀和硬度的4D列印材料

中國航空報訊：美國《設計新聞》網站報道稱，美國羅格斯大學的研究人員開發的4D列印材料可以在許多應用中根據溫度改變形狀和硬度。該研究團隊由機械和航空航天工程系豪恩·李領導，利用4D列印技術創造了這種柔韌、輕質的材料。研究人員表示，這種材料可用于飛機或無人機機翼、軟機器人和植入式生物醫學設備的設計。

傳統超材料一旦製造出來機械性能和幾何形狀就固定了，4D列印的超材料增加了可調性、可重構性和可部署性。4D列印以增材製造（3D列印）技術為基礎，3D列印將數字模型轉化為物理實體，但4D列印更進一步，使用特殊材料和設計來列印隨環境條件變化而改變形狀的物體。

他們的研究中結合了3D列印、形狀記憶聚合物和現有的機械超材料，八位元桁架和開爾文泡沫。4D列印的現狀側重於幾何變換；而羅格斯團隊的4D列印的機械超材料更側重於機械性能可調。

研究人員表示，羅格斯團隊可以利用溫度調整他們的材料，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，剛度可以調節100倍以上，可以顯著減震。

此外，這些材料可根據需求重新成形，例如，暫時變形為任何形狀，然後在加熱時根據需要恢復到原來的形狀。可調材料增加了材料的適應性，適用於對機械性能或幾何形狀有不同要求的工作環境或情況，無須重新設計和製造。它還增加了可部署性等功能，可節省運輸成本或穿越狹窄空間。這些材料的適應性使它們非常適合一系列應用，例如飛機或無人機機翼，可改變形狀以提高性能；在太空中可伸展的結構，如太陽能電池板；可根據環境和任務變換形狀或剛度的軟機器人。

下一步研究包括為超材料找到這樣的應用以及尋找除溫度以外的激勵來激發形狀變化、開發具有新特性的材料。

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