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硬如木頭、軟如海綿——4D打印智能材料能隨溫度改變形狀

2019-03-26 13:53:56 作者：房琳琳來源：科技日報分享至：

美國羅格斯大學-新不倫瑞克工程師創造了一種柔性輕質材料，經4D打印后的材料用于飛機和無人機的機翼、軟機器人和微型植入式生物醫療裝置，可更好地實現減震和變形。相關成果發表在最近一期《材料視界》雜志中。

3D打印也被稱為增材制造，可通過逐層打印的方式，將預先構建的數字藍圖轉變為物體。

基于這項技術的4D打印有一個很大的不同之處，是它使用特殊材料和復雜設計來打印物體，這些物體在環境條件如溫度變化下，會隨之改變形狀。

工程師們創造的這種新“超材料”，經過精心設計，具有自然界中找不到的特性，它們不同尋常甚至違反直覺。以前，超材料的形狀和性質一旦制造出來就不可逆轉，但此次用熱量來調整特性的超材料，能在被擊打時保持剛性，或像海綿一樣變軟以吸收震動。

在室溫73華氏度和194華氏度之間的溫度區間，剛性調節可以超過100倍，從而可以很好地控制減震。材料可重新成形，以用于各種目的。它們暫時變形，轉變為任何形狀，然后在加熱時，根據需要回復其原始形狀。

這種神奇的材料，可以用于提高飛機或無人機機翼性能，以及用于空間發射的坍塌輕質結構，甚至更大結構的太空板的重建。由這種像章魚一樣柔韌的材料制成的軟機器人，可以根據環境和當前任務，調整靈活性或剛度。而將其插入或植入人體進行診斷或治療的微小裝置中，可以讓介入裝置暫時變得柔軟和靈活，以進入人體進行微創并減少疼痛。

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責任編輯：韓鑫