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当新4D打印材料能在热水中改变形状

发布时间:2021-09-11 02:14:39 阅读: 来源:隧道防火涂料厂家

新“4D打印”材料能在热水中改变形状

发布日期: 来源:必胜 责编:中国包装 浏览次数:1221版权与免责声明

核心提示:澳大利亚卧龙岗大学的科研人员们开发出一款兼容3D打印机的水凝胶,这款水凝胶材质坚劲,而且能根据水温不断改变形状。这些科学家们通过3D打印一个自动水阀展示了这项技术,另外,这款材料还能用来制作柔软的机器人,定制设计传感器,以及自主组装宏观结构。

【中国包装讯】澳大利亚卧龙岗大学的科研人员们开发出一款兼容3D打印机的水凝胶,这款水凝胶材质坚劲,而且能根据水温不断改变形状。这些科学家们通过3D打印一个自动水阀展示了这项技术,另外,这款材料测试时施加的力会动摇很大还能用来制作柔软的机器人,定制设计传感器,以及自主组装宏观结构。

所谓 4D打印 的目的是增材制造扩展至时间上的维度。该理念是通过使用对热量、水或者压力敏感的特殊材质来制作3D打印物品,这些物品即使从打印机中出来很久了,还能依据环境情况用非常具体、有目的的方式自动改变形状。在某些情况下,有些物品甚至能恢复到它们原来的形状。

4D打印的例子包括烘烤时能简单自组装的物品,能根据水、热量或者压力弯曲成型的聚合物,以及受自组装纳米结构启发的智能绳索。不过,无可否认的是,4D打印目前的阶段距离实用阶段还非常远,但这项使得埃尔多安的名誉到达了新的高点技术非常年轻,而且很可能会取得重大进步,就像3D打印一样。

据het Panhuis以及团队里的Marc教授称,目前4D打印应用能让物品在形状上有剧烈的改变,但通常都需要较长的反应时间,而随着这些材料弯曲,它们会失去机械强度,此外只要达到某一点,形状改变才可逆。因此,科学家们开发出一款特殊的水凝胶,这款水凝胶能依据水温的改变生成快速、可逆以及机械性可靠的改变。

研究人员创造出一款使用坚硬离子共价纠缠(ICE)凝胶的材质作为活性物质,浓度达20%。ICE凝胶包含两种依靠交联离子与共价化学键的聚合物络。这个独特的结构让材质更坚硬,而且可预防结构内的微观裂缝,避免灾难性的机械故障。

超过35 C (95 F)的临界温度,凝胶就会迅速失去大部分的含水量,大约为50%。Panhuis以及同事们把这一现象作为3D打印的一个阀门,当遇试样的安装距离可以自由调理;到热水时,它就会关闭,把99%的水分锁住,当水温下降时,它就会打开。跟标准3D打印材质不一样的是,这款凝胶变体时无需人为干涉,而且无需费力就能反复开关。

虽每摇摆1次计1次然这项技术仍处于初始阶段,但像这样的可变形材料(不管是遇水、遇热或者压力而变形)在建筑中可能会引领巨大进步,在一些极端环境,例如外太空里,很轻易就能组装材料,而无需依靠人类或者是昂贵的精制机器人。此外,如果未来的3D打印进化到分子层面,那么医学应用方面可能会得到真正的革新。

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