MIT研究者4D打印柔性复合材料结构可在压力下改变表面纹理质地

南极熊小编获悉，近日由MIT机械工程系研究生Mark Guttag和Mary C. Boyce主导的一项研究正在将3D打印推进到了更高的第四维度。我们已经见过许多的4D打印应用，无论是暴露在液体中会折叠，还是那些基于外部因素而会改变形状的材料，4D打印都将会成为智能材料领域的下一项革新。对于MIT的研究者们，4D打印已经可以让他们在引入特定变量的时候改变打印结构的表面纹理质地。他们已经将这一过程写成论文《通过使用颗粒增强柔性复合材料获得局部动态可控的表面形貌》，并发表在了《先进功能性材料》的月刊上。

这项研究主要就是使用多种材料通过单一打印机来打印物体。研究者使用了一种橡胶般柔软而具有弹性的聚合物，同时也使用了一种更坚硬的材料。之后通过仿真软件，他们建模并仿真出了一个由上述两种材料构成的物体。仿真结果精确显示了物体对表面压力做出的反应。结果令人满意，于是他们使用一台多材料3D打印机打印出了这个物体。

“它演示了通过改变微小尺寸的几何参数（比如相关颗粒尺寸、形状、间隔和分布），可以得到多变的周期和包括可变波动、褶皱、高峰和低谷等随机性表面特征”研究者写道，“此外，这些表面特征可以通过颗粒的定位改变，而不必依靠不稳定性。”

当对材料施加压力时，一个近乎完美的平面会经历地质学般的转变。物体中软硬材料的分布将会决定出现怎样的表面特征。

“这是首例创造具有可重构表面纹理材料的工作，”西北大学土木与环境工程系兼机械工程系教授Yonggang Huang表示，“这项工作潜在的实际影响是巨大的。它能够被用于许多需要改变表面的应用，比如光学和摩擦学。”

Huang并非研究的一员，不过他相信一旦这项技术成熟，我们将会看到创新应用在这一领域的涌现，正如同3D打印领域的快速发展一样。这些使用这项技术的创新应用可以包括伪装制造，能够推进、吸引或引导液体流动的材料，反射性材料，通过不断变化来限制生物堆积（比如船底会附着海洋生物）的材料等等。

除了MIT研究中使用的压力变量，其它变量如温度、湿度、电荷量等都可用于刺激材料发生转变。
via 3dprint