4D打印的智能超材料可以像木头一样坚硬或像海绵一样柔软

2019年4月1日，南极熊从外媒获悉，罗格斯大学 - 新不伦瑞克工程师创造了灵活，轻便的4D打印材料，可用于变形飞机或无人机机翼，软机器人和微型植入式生物医学设备。

4D打印基于增材制造技术，有一个很大的区别：它使用特殊材料和复杂的设计来打印物体，这些物体会在温度作为触发器等环境条件下改变形状，机械和航空航天工程助理教授Howon Lee说。 时间是允许它们变形为新形状的第四维度。

“我们相信材料科学，力学和3D打印的这种前所未有的相互作用将为广泛的应用创造新的途径，这些应用将改善技术，健康，安全和生活质量，”Lee说。

工程师们创造了一类新的“超材料”，这些“超材料”被设计成具有在自然界中找不到的不寻常和违反直觉的特性。

以前，超材料的形状和性质一旦制造就不可逆转。 但是罗格斯大学的工程师可以用热量调整他们的塑料材料，因此它们在被击打时会保持刚性，或者像海绵一样变软以吸收震动。

根据该大学的说法，在室温（73度）和194华氏度之间的温度下，刚度可以调节超过100倍，从而可以很好地控制减震。 材料可以重新成形以用于各种目的。 它们可以暂时转变为任何变形的形状，然后在加热时根据需要恢复其原始形状。

下面的动图展示了4D打印的智能材料如何从僵硬变为柔软，并改变形状。

这些材料可以用于改变形状以提高性能的飞机或无人机机翼，以及用于空间发射的坍塌的轻质结构，以及用于更大结构的太空板的重建。

由章鱼启发的柔软，柔韧和橡胶材料制成的软机器人可以根据环境和手头的任务调整灵活性或刚度。 Lee说，插入或植入人体进行诊断或治疗的微小装置可以暂时变得柔软和灵活，以便进入体内进行微创和较少的疼痛。