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劳伦斯利弗莫尔国家实验室研发人员3D打印形状记忆结构新材料可应用于医疗以及航空航天领域

2016-09-22 281浏览 标签: 3D打印美国LLNL


项目背景


     在3D打印的基础上对物体进行一些外在因素的刺激(如,湿度、热等),然后经过一段时间之后,物体可以实现自组装或形状改变的制造方法,称为4D打印。

     尽管该技术目前还处于初期发展阶段,但是已经引起研发人员的广泛关注同时在航空航天、机器人设备制造、医疗和柔性电路领域均表现出了强大的应用潜力。


项目内容

     近日,劳伦斯利弗莫尔国家实验室官网公布消息称其研发人员在创新性增材制造相关结构领域的研究取得新进展。研发人员发现在高温或电流刺激的情况下,新型结构可以进行自我折叠或打开来改变形状。

     劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研发人员首次将3D打印工艺/有序的折叠与导电智能材料结合起来从而研发出复杂结构。

     研发人员主要将具有形状记忆特性的聚合物与3D打印技术结合起来,制作了箱体、球体以及螺旋体;并且相关原材料主要是利用共聚合物、大豆油和碳纳米纤维制作而成具有可“编程性”,在一定温度下可以使形状改变的“油墨”。同时物体的形状和临界温度主要是由材料的化学成分而决定。

     利用3D打印技术将相关原材料打印成具有一定形状的物体,当这些物体受热或者在电流的作用下,达到一定温度时便会开始改变形状。

目前,该研发团队已经成功研发了多种类型的结构,如在电流或受热的情况下可以由弯曲变直的导电装置、在受热情况下可以由折叠变打开的支架以及在受热情况下可以折叠或打开的箱子结构。

     将来,该研发团队希望可以研发出具有“多种形状设定”和多个“转化温度”的打印部件,并且通过加热曲线对部件形状进行控制使其在某一段区域内实现打开或折叠,最终可以实现利用此种智能材料生产极其复杂的零部件。

   此项研究成果已经发表在“Scientific Reports”杂志中,论文题目为“Shape-morphing composites with designed micro-architectures”。

     动态链接:Going beyond 3D printing to add a new dimension for additive manufacturing


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