形状记忆聚合物( SMPs )的4D打印使3D打印结构具有可调节的形状变化行为和功能,为智能器件开辟了新的途径。特别是多重SMP可以记忆两个以上的形状,大大扩展了4D打印结构的性能。然而,触发4D打印SMP形状变化的驱动通常是通过直接加热到不同的温度。它没有充分发挥具有不同响应区域的多SMPs的可编程性的优势,这些SMPs可以被各种刺激顺序和选择性地驱动。此外,基于多材料的添加剂制造功能是另一个尚未完全开发的领域。实现了在远程磁场和热刺激下具有多种变形性的聚D,L-丙交酯 -co-三亚甲基碳酸酯 ( PLMC ) /聚三亚甲基碳酸酯( PTMC ) / Fe3O4多材料的4D打印。
2022年，哈尔滨工业大学冷劲松课题组优化了纯SMP的组成,对多重形状记忆效应进行了微调,并用逐步加热的方法对形状恢复进行了定量表征，随着Fe3O4纳米颗粒的加入,设计了由多个SMP及其纳米复合材料组成的4D打印结构的多材料分布。多形状记忆效应的多材料增材制造集成将形状变换扩展到五元组复杂形状,在选择性多刺激下具有精确的局部可控性。同时具有热磁响应形状变化能力的4D打印多重SMP及其纳米复合材料也表现出优异的生物相容性。因此,这项工作为多功能设备的4D打印提供了一种可行和强有力的方法,可广泛应用于娱乐、机器人、生物医学等领域。
图1：。三重形状记忆PLMC/PTMC/Fe 3 O 4的4D打印示意图。（a） 可打印纳米复合油墨的组成。（b） 示意图3D打印过程。（c） 热、磁场激励下4D印刷结构基于三重形状记忆效应的形状变化行为或者两者兼而有之。
图2：。不同重量比的PLMC/PTMC共混物的热性能。（a） DSC温度图；（b） tanδ和（c）储能模量-温度曲线；（d） TGA和DTG曲线与温度的关系。
图3：。PLMC/PTMC的定量形状记忆特性（50:50）。（a） 双形状记忆循环（T d=T r=80℃）。（b） 双形状记忆周期的应变导数曲线。（c） 三个连续的三次形状记忆循环（T d1=T r2=70℃，T d2=T r1=45℃）。（d） 定量三重形状记忆比率。（e） 第三个三重形状记忆循环（T d1=T r2=80℃，T d2=T r1=45℃）。（f） 第三个三重形状记忆循环（T d1=70℃，T d2=T r1=45℃，T r2=80℃）。
图4：。PLMC/PTMC（油墨1）和PLMC/PTMC/Fe 3 O 4纳米复合材料（油墨2）的印刷适性。（a） 表观粘度在剪切速率上的流变特性。（b） 剪切储存流变特性和剪切应力下的损失模量。（c） 油墨1印刷结构的SEM图像。（d） 油墨印刷纳米复合材料的代表性结构和放大截面2。（e） 由油墨1和2组合印刷的一种多材料结构。
图5：。4D打印（a）支架的三重形状记忆过程；（b） 拉丁文字母；（c） 六瓣扁平花和（d）六瓣折叠花在热刺激下。
图6：。在30 kHz交变磁场下，4D印刷（a）三面体的多重和选择性形状变换；（b） 多材料起重机和（c）多材料花在交变磁场下，然后浸入水浴中。
该研究成果为4D打印研究提供了新的研究思路，以“4D printing of multiple shape memory polymer and nanocomposites with biocompatible, programmable and selectively actuated properties” 为题发表在Additive Manufacturing（IF= 11.60）。
论文原文链接为： //doi.org/10.1016/j.addma.2022.102689。
欢迎各位专家学者提供原创科研成果稿件（3D打印相关科研成果、前沿技术、学术交流）。投稿邮箱：ADT-News@adt-qy.com
该文章发布的目的在于传递更多信息，如涉及作品内容、版权或其它问题，请于我司联系，我们将在第一时间删除内容！
扫二维码用手机看
版权所有 2021 深圳中国九游会科技有限公司 网站建设：