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    革命性的可逆4D打印:研究人员致力于通过使3D制成的材料改变其形状并在没有电子元件的情况下反复返回来彻底改变4D打印,中国建材网,cnprofit.com
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    革命性的可逆4D打印:研究人员致力于通过使3D制成的材料改变其形状并在没有电子元件的情况下反复返回来彻底改变4D打印
    2021年05月07日    阅读量:1578    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    想象一下,您的窗帘自动伸出或缩回而无需抬起手指吗?


    可逆4D打印技术可以使这些“智能窗帘”成为现实,而无需使用任何传感器或电气设备,而是依靠一天中不同时间变化的热量来改变其形状。


    革命性的可逆4D打印:研究人员致力于通过使3D制成的材料改变其形状并在没有电子元件的情况下反复返回来彻底改变4D打印 中国建材网,cnprofit.com


    4D打印本质上是指3D打印对象由于热或水而随时间改变其形状的能力,而3D打印对象的可逆性允许其恢复其原始形状。但是,要使其变回其原始形状,通常需要手动拉伸或拉动对象,这既费力又费时中国建材网cnprofit.com


    近年来,可逆4D打印的研究取得了成功的突破,使对象无需任何人工干预即可恢复其原始形状。这通常涉及使用水凝胶作为刺激来实现可逆4D打印。


    由于水凝胶缺乏机械强度,因此在用于承重应用时已成为一种限制。同时,其他利用各种材料层替代水凝胶的研究工作,仅使可逆驱动的过程变得更加乏味。


    为了应对这些挑战,新加坡科技设计大学的研究人员与南洋理工大学合作,通过使4D打印具有可逆性而实现了革命性的变革,而无需水凝胶或人为干预。该论文已发表在《工程》杂志上。


    这项研究工作仅使用了两种材料,即VeroWhitePlus和TangoBlackPlus,与使用水凝胶相比,它们更容易获得并与3D polyjet打印机中的打印兼容。研究人员还在论文中证明了这种材料在致动期间和之后都能够保持相当大的机械强度。


    该方法包括用乙醇溶胀弹性体,以代替水凝胶溶胀在过渡材料上引起应力的功能。当加热时,过渡材料将其形状改变为第二形状。在乙醇从弹性体中干燥后,再次加热过渡材料将使其恢复其原始形状,因为弹性体由于干燥后存储在其中的弹性能而将过渡材料拉回。


    弹性体在整个过程中起着双重作用。它既可以在编程阶段引起应力,又可以在恢复阶段将弹性能存储在材料中。


    与手动拉伸或在其上施加压力相比,当材料恢复其原始形状时,这种可逆4D打印过程也被证明更为精确。尽管仍处于起步阶段,但随着更多的机制和更多的材料可用于打印,这种突破性的发展将在未来提供广泛的应用。


    “虽然可逆4D打印本身是一个很大的进步,但能够使用更坚固的材料同时确保在形状更改期间实现更精确的逆转是革命性的,因为它使我们能够生产复杂的结构,而这些结构是常规制造无法轻易实现的。


    在环境条件而不是电力方面,这使它成为各个行业的改变者,彻底改变了我们设计,创建,包装和运输产品的方式。” SUTD首席研究员兼工程产品开发部主管Chua Chee Kai教授说。


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