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利用温度、电流或者应力变化，莱斯大学的研究人员用3D打印机将变形材料由初始形状改造成了“可变形态”。
莱斯大学研究人员Rafael Verduzco和Morgan Barnes。
变形材料的制作过程。
随着一种打印变形材料的新方法的出现，按需配置软机器人和生物医学植入物或许将不再遥不可及。
《美国化学会应用材料与界面》杂志报道，美国莱斯大学研究人员Rafael Verduzco和Morgan Barnes开发了一种打印方法，可操纵物体，使其在温度、电流或压力产生变化时呈现出不同的形状。研究人员表示，这是一种“活性”4D打印技术。
2018年，Verduzco等首次报告了在模具中制造形变结构的方法。然而，使用相同的化学物质进行3D打印，会将结构限制在同一平面，无法形成凸起或复杂曲率，进而获得可编程的可变形态。Verduzco认为，克服这种限制将使打印材料更具实用性。
他说：“这种材料能够自动改变形状。我们需要有一种方法来控制和定义这种形状变化。我们的设想是，利用多种反应按序打印材料，然后调整它们的形状。虽然这种方法能为形状控制提供更大的灵活性，为结构赋予更高的复杂性，但这不是一步就能完成的。”
Verduzco等面临的挑战之一是需要制造一种包含分子间相互排斥作用的液晶聚合物“油墨”。Barnes解释说：“我们需要优化许多参数，包括溶剂、催化剂、膨胀程度以及油墨配方。以保证油墨能足够快地凝固，并且不抑制最终的形状驱动。”
Verduzco等需要应对的另一个挑战是如何打印不受支撑的柱体结构。
Barnes表示，要做到这一点，就需要找到一种能够在打印过程中自支持的方案。由此，研究人员才能打印出更复杂的形状组合。
Barnes说：“未来，我们将进一步优化打印技术，并考虑使用支架辅助打印技术作为两种复杂形状相互转换的执行器。我们的研究为打印软机器人奠定了基础。这类机器人可以像水母一样游动，像蟋蟀一样跳跃，或者像心脏一样泵送液体。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源：《美国化学会应用材料与界面》
期刊编号：1944-8244
原文链接：
https://phys.org/news/2020-06-lab-d.html
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