AFM: 可调形状变形的 4D 打印多功能复合材料

Natt

2022-08-02

多功能复合材料可以使用单一结构完成多项任务，例如形状变形、传感和承重。包括液晶弹性体 (LCE) 和形状记忆聚合物 (SMP) 在内的智能材料长期以来一直被用作多功能复合材料的主要成分，因为它们的形状和性能会随着外部刺激而发生变化。然而，LCE可以产生快速和可逆的形状变化，但它们很软，需要恒温才能保持变形的形状；SMP 具有良好的机械性能，但很少能实现可逆驱动。此外，LCE 和 SMP 的可调形状变形能力有限。

智能材料的多材料 3D 打印（也称为 4D 打印）已经取得了重大进展，能够制造具有新功能的复合材料。

鉴于此，佐治亚理工学院Hang Jerry Qi等人利用 4D 打印来创建 LCE-SMP 复合材料，该复合材料不仅可以实现快速和可逆的形状变化，还可以实现冷却速率调节的可调形状变形。后者是通过利用 LCE 和 SMP 不同的时间相关热机械特性来实现的。此外，该复合材料在低温下具有高刚度以支撑重载。

因此，LCE-SMP 复合材料为未来的工程应用提供了一种实现可调形状变形的新方法。

参考文献：

Roach, D. J., Sun, X., Peng, X., Demoly, F., Zhou, K., Qi, H. J., 4D Printed Multifunctional Composites with Cooling-Rate Mediated Tunable Shape Morphing. Adv. Funct. Mater. 2022, 2203236. 

https://doi.org/10.1002/adfm.202203236