实验室做四维打印更实用

拉斐尔贝尔杜斯科与工程赖斯的布朗学校的研究生摩根巴恩斯发展到打印可以被操纵，当暴露在温度，电流或应力变化采取替换形式对象的方法。

研究人员认为这是反应4D印刷。他们的作品将出现在美国化学学会杂志ACS应用材料与界面。

他们首先报道了他们，使变形结构的模具在2018年的能力，但使用相同的化学三维印刷有限结构是坐在同一平面的形状。这意味着没有凸起或其它复杂的曲率可以被编程作为替代形状。

克服限制从成形解耦印刷过程是向着更加有用材料显著步骤，所述斯科。

“这些材料，一旦制造完成，将自主地改变形状，”斯科说。 “我们需要控制的方法，并将其定义形状改变。我们简单的想法是使用多个反应顺序打印的材料，然后决定它是如何改变形状。而不是试图做这一切一步到位，我们的方法提供了在控制最初和最后的形状，也更多的灵活性使我们能够打印复杂的结构“。

实验室的挑战是建立一个液晶聚合物“墨水”并入相互排斥的集合分子之间的化学链接。一个建立原始印刷形状，并且另一个可以通过物理地操纵所述印刷和干燥的材料来设置。固化下这些链接紫外光锁替换形式。

一旦两个编程形式设置，该材料可然后变形来回时，例如，它的加热或冷却。

研究者们发现，可以在催化剂浴打印，而仍坚持其原来的设定形状的聚合物混合。

“有很多我们不得不优化参数，从所述溶剂和催化剂中使用，对溶胀度，和油墨配方，以使油墨固化足够快速地进行打印，而没有抑制所希望的最终形状的致动，” Barnes说。

该方法的一个剩余的限制是打印不支持的结构，如列的能力。要做到这一点就需要一个解决方案，凝胶刚好够在打印过程中支持自己，她说。获得这种能力将允许研究人员打印的形状更复杂的组合。

“未来的工作将进一步优化印刷配方和使用的支架辅助印刷技术来创建的致动器的两个不同的复杂的形状之间的过渡，” Barnes说。 “这将打开大门，打印软机器人，可以像游泳水母，跳象蟋蟀或运输液体，如心脏。”

资源 Rice University. "Lab makes 4D printing more practical." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200609130010.htm>.