【據(jù)designnews網(wǎng)站2019年4月16日報道】美國羅格斯大學的研究人員開發(fā)的4D打印材料可以在許多應用中根據(jù)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助理教授、作者豪恩·李領導，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或無人機機翼、軟機器人和植入式生物醫(yī)學設備的設計。
傳統(tǒng)超材料一旦制造出來機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，3D打印將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為物理實體，但4D打印更進一步，使用特殊材料和設計來打印隨環(huán)境條件變化而改變形狀的物體。
羅格斯團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；而羅格斯團隊的4D打印的機械超材料更側(cè)重于機械性能可調(diào)。
研究人員表示，羅格斯團隊可以利用溫度調(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)需要恢復到原來的形狀。可調(diào)材料增加了材料的適應性，適用于對機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；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)境和任務變換形狀或剛度的軟機器人。
下一步的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(fā)形狀變化，并開發(fā)具有新特性的材料。
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