科學(xué)家首次利用SLA 3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)4D打印

3D打印的時(shí)代尚未到來，更為4D打印就已經(jīng)呼嘯而至。這種更為先進(jìn)的技術(shù)增加了一個(gè)時(shí)間上的維度，目前以形狀記憶高聚物（SMPs）等智能材料最為出名。這種材料的特點(diǎn)就是可以在力的作用下變?yōu)槠渌螤?，之后在加熱等條件的刺激下還能變回原始性狀。

目前，由于相關(guān)尚未成熟，SMPs還沒有被應(yīng)用到柔性電子產(chǎn)品上。不過，這種狀況可能即將改變，因?yàn)橐啡隼湎２畞泶髮W(xué)卡薩利應(yīng)用化學(xué)中心的一支研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試?yán)?D打印技術(shù)將SMPs整合到柔性電子領(lǐng)域。

據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺(tái)南極熊了解，這一項(xiàng)目是由Michael Layani等數(shù)位研究者共同進(jìn)行的，他們已經(jīng)利用立體光固化成型法（SLA）技術(shù)成功制造出了SMPs，這在全世界尚屬首次。到目前為止，4D打印使用的都是低級的擠出式打印機(jī)和高級的多重噴射打印機(jī)，而此次卡薩利中心的研究者們則是通過一臺(tái)Asiga Pico Plus39 數(shù)字光處理（DLP）SLA 3D打印機(jī)將其實(shí)現(xiàn)的。最終的結(jié)果就是，這臺(tái)設(shè)備能夠以比前兩者更高的分辨率實(shí)現(xiàn)SMPs的打印。

“到目前為止，4D打印的結(jié)構(gòu)不但仍只是整個(gè)物體中很小的一部分敏感區(qū)域，而且還會(huì)因特定的運(yùn)動(dòng)路徑在形狀記憶動(dòng)作上受到限制。不過我們的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全解決沒有這個(gè)問題了?！盠ayani表示。

在最近發(fā)布到科學(xué)雜志《先進(jìn)材料》的文章中，研究者們解釋了他們是如何將SMPs應(yīng)用到柔性電子產(chǎn)品的。當(dāng)前的4D打印方法都需要對結(jié)構(gòu)的具體部件進(jìn)行預(yù)編程，以便它們能夠?qū)Υ碳ぷ龀龇磻?yīng)，比如遇水會(huì)膨脹或擴(kuò)展，或是受熱會(huì)發(fā)生形變等。


在此次《用于柔性電子設(shè)備的3D打印形狀記憶高聚物》的項(xiàng)目中，研究者們開發(fā)了一種方法，能夠令結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)動(dòng)，而不是之前的特定部位運(yùn)動(dòng)。具體來說就是他們創(chuàng)建了一種定制化的“加熱樹脂浴”。在其中，Asiga的打印臺(tái)會(huì)在每次打印一層后下降，然后紫外光會(huì)固化樹脂槽底部的每一層，這樣一來就避免了分子氧抑制的影響。他們還利用下載的一些開源設(shè)計(jì)模型打印了一些樣品，比如埃菲爾鐵塔、鳥等。在下面的視頻中，你會(huì)看到其中一只用這種方法打印的飛龍是如何在70℃的熱水中恢復(fù)成原始的展翼形態(tài)的：

這些模型在室溫中如同蠟一樣，通過熱槍提高其熔融溫度后就能彎曲或重新塑形。如果要固定住改變的形狀，只需將其放入冷水降低熔融溫度即可。之后再次加熱，形狀記憶就會(huì)啟動(dòng)，從而令其恢復(fù)原始形態(tài)。

為了將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到柔性電子產(chǎn)品中，就需要將SMPs整合到導(dǎo)電材料中以觸發(fā)移動(dòng)。目前，研究者們已經(jīng)用導(dǎo)電的銀質(zhì)納米墨水打印出了一塊扁平的電路。它能夠在電壓的作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開合。

“這樣的結(jié)構(gòu)能夠用于制造柔性機(jī)器人，微創(chuàng)醫(yī)療設(shè)備，傳感器，以及可穿戴電子產(chǎn)品，”研究者表示，“而3D打印的應(yīng)用則克服了其它技術(shù)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜幾何形狀的制造?！?br />

via 3dprint

看到這個(gè)，感覺張開了想象的翅膀，感覺到有無限種可能性在未來