可重构4D打印领域取得新进展

近日，南方科技大学机械与能源工程系教授葛锜团队在可重构4D打印技术领域取得重要进展，相关成果发表在《先进科学》上。

4D打印作为新兴跨学科前沿研究领域，已成为国内外热点研究方向之一。形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers，SMPs）因较高的模量已被广泛用于4D打印。然而，大多数用于4D打印的SMPs为热固性材料，只能“记忆”一种永久形状。

近年来，一些研究将共价适应性网络引入到SMPs中，以实现其形状的多次重构。但是，现有的动态共价SMPs难以兼顾形状记忆性能、变形重构能力和高精度可打印性。

对此，葛锜团队开发了高力学性能的共价适应性网络SMP，即MRC-SMP，能够用于数字光处理高分辨率3D打印，实现可重构、大变形、高精度4D打印。

研究示意图 南科大供图

共价适应性网络还赋予了MRC-SMP高强粘接能力。例如，三个高精度打印的MRC-SMP点阵结构和一个MRC-SMP连接器通过焊接和形状重构后形成了一个抓取状态的夹爪，该夹爪可以先编程为展开状态，再通过形状记忆恢复到抓取状态并提起重物。

此外，MRC-SMP可重构性能与多材料打印的结合能够制造任何三维形状的记忆折纸结构，并极大地缩短了制造复杂SMP折纸结构的时间。多材料折纸是MRC-SMP作为变形铰链和耐高温高强度光固化树脂作为刚性板面制成的。MRC-SMP的显著可变形性允许快速将一张打印折纸重新配置为多个SMP折纸。MRC-SMP的高玻璃化转变温度确保了3D折纸结构在室温下具有高刚度和重负载能力。