新4D打印技術(shù)制造出的復(fù)合材料將會(huì)在未來大顯身手

由美國科羅拉多大學(xué)波德分校力學(xué)工程系副教授杰瑞·齊和新加坡技術(shù)與設(shè)計(jì)大學(xué)的馬丁·杜領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，將擁有“形狀記憶”能力的聚合纖維混入傳統(tǒng)3d打印技術(shù)使用的復(fù)合材料中，制造出可以像“變形金剛”一樣變換出各種形狀的復(fù)合材料。
馬丁·杜表示：“在這一實(shí)驗(yàn)中，最初的產(chǎn)品架構(gòu)由3d打印技術(shù)完成，然后‘形狀記憶纖維’的編程活動(dòng)開始啟動(dòng)，為這一架構(gòu)制造出第4個(gè)方面——時(shí)間依存。”
4d打印概念是于2013年4月，由麻省理工學(xué)院自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人斯凱勒·蒂比茨首次提出的。按照蒂比茨的解釋，所謂4d打印技術(shù)就是“自我組裝”，即材料自動(dòng)變成為預(yù)設(shè)的模型。他的研究團(tuán)隊(duì)曾將復(fù)合材料制成的繩子放到水中，繩子會(huì)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的形狀變形。
馬丁·杜表示：“我們制造出了可以基于不同的物理力學(xué)原理自動(dòng)變形的復(fù)合材料，從而對(duì)蒂比茨的4d概念進(jìn)行了擴(kuò)展。使用‘形狀記憶’復(fù)合纖維為復(fù)合材料制造出滿意的形狀變化，關(guān)鍵在于纖維的設(shè)計(jì)架構(gòu)，包括其位置、方位等。”
該研究團(tuán)隊(duì)證明，復(fù)合材料內(nèi)纖維的方位和位置決定了形狀記憶效果(比如折疊、卷曲、拉伸或者扭曲等)可以達(dá)到的程度;而且，可以通過對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行加熱或冷卻來對(duì)這種效果進(jìn)行控制。
新4d打印技術(shù)制造出的復(fù)合材料將有望在制造、包裝和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域大顯身手。


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