#4D打印# 【科学家成功打印新型液晶弹性体,为智能软机器人带来新灵感】
相比于传统的制造方法,#3D打印# 具有一系列独特的优势,比如支持高度定制化的柔性生产从而可以满足特定的应用需求,能够以数字化的形式制造复杂几何外形和内部精细结构从而为产品设计提供极大的自由度,还可实现一体化加工成型从而无需进行繁琐的后续组装工序。
#4D打印# 是在 3D 打印的基础上更进一步,使打印的静态 3D 物体具有动态的刺激-响应性能,因而在制备自动组装或可变形的智能结构方面表现出独特的优势。
3D/4D 打印技术在医疗、建筑、#航空航天# 、#机器人# 等领域具有广泛的应用前景。例如:
在医疗领域,可以利用 3D/4D 打印制造个性化的可植入式医疗器械,比如自展开式的功能支架或药物缓释系统;
在建筑领域,可以利用 3D 打印制造建筑元件,使用 4D 打印制造具有自适应性的建筑结构,以便提高能源效率;
在航空航天领域,可以利用 3D/4D 打印制造轻量化的可变形机翼或空间飞行器自展开太阳能帆板,以提高飞机和宇航器的性能。
近年来,4D 打印技术的发展为液晶弹性体(LCEs,Liquid crystal elastomers)的设计和制造解锁了更多的可能性。LCEs 是一类非常有前景的智能软材料,可以在多种外界刺激下发生与其液晶基元取向相关联的大幅度可逆的形状变化。
这种“刺激-响应性”让 LCEs 在软体机器人、生物医学、电子学、光学等领域显示出巨大的应用潜力。相比传统的制备技术,4D 打印技术特别是挤出式墨水直写技术,能够同时对液晶基元的取向排列和制件的三维结构进行编程控制,从而获得具有理想“刺激-响应性”的 LCEs 器件。
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