4D打印是指3D打印的結(jié)構(gòu)在特定的外界條件刺激下，按照預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)變形和組裝，無(wú)需人為干涉。這一技術(shù)可以讓結(jié)構(gòu)“活”起來(lái)，為軍事、航空航天、柔性電子、生物醫(yī)藥科學(xué)等領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

智能材料的3D打印難度高、驅(qū)動(dòng)方式單一，致使4D打印的發(fā)展相對(duì)緩慢。為了克服這一難題，近日，來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了基于形狀記憶聚合物及多功能納米復(fù)合材料的4D打印，為4D打印智能化結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了新思路。

據(jù)悉，該4D打印方法采用直寫(xiě)型打印設(shè)備，研究團(tuán)隊(duì)將打印所需的聚合物、紫外交聯(lián)劑及功能性納米粒子溶解于低沸點(diǎn)、高揮發(fā)性的溶劑中制成可打印的“墨水”。打印過(guò)程中溶劑的快速揮發(fā)及紫外光照可使“墨水”迅速固化并形成形狀記憶所需的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)逐層打印操作構(gòu)建出具有變形能力的三維結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)4D打印，打印物體的尺寸最小可至微米級(jí)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制了一種4D打印“智能”支架，可以通過(guò)恒定磁場(chǎng)控制支架的運(yùn)動(dòng)，在交變磁場(chǎng)作用下，該支架還呈現(xiàn)出自擴(kuò)張行為，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的非接觸控制和智能驅(qū)動(dòng)。

4D打印非接觸控制形狀記憶聚合物復(fù)合材料的主動(dòng)變形結(jié)構(gòu)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

這項(xiàng)技術(shù)有望在眾多領(lǐng)域使用，尤其是在生物醫(yī)學(xué)及微創(chuàng)領(lǐng)域，它為實(shí)現(xiàn)人體植入器件智能化和個(gè)性化定制帶來(lái)了新的可能性。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際TOP期刊《應(yīng)用材料與界面》(ACSApplied Materials & Interfaces)上。