可重構4D打印領域取得新進展

近日，南方科技大學機械與能源工程系教授葛锜團隊在可重構4D打印技術領域取得重要進展，相關成果發表在《先進科學》上。

4D打印作為新興跨學科前沿研究領域，已成為國內外熱點研究方向之一。形狀記憶聚合物（Shape Memory Polymers，SMPs）因較高的模量已被廣泛用于4D打印。然而，大多數用于4D打印的SMPs為熱固性材料，只能“記憶”一種永久形狀。

近年來，一些研究將共價適應性網絡引入到SMPs中，以實現其形狀的多次重構。但是，現有的動態共價SMPs難以兼顧形狀記憶性能、變形重構能力和高精度可打印性。

對此，葛锜團隊開發了高力學性能的共價適應性網絡SMP，即MRC-SMP，能夠用于數字光處理高分辨率3D打印，實現可重構、大變形、高精度4D打印。

研究示意圖 南科大供圖

共價適應性網絡還賦予了MRC-SMP高強粘接能力。例如，三個高精度打印的MRC-SMP點陣結構和一個MRC-SMP連接器通過焊接和形狀重構后形成了一個抓取狀態的夾爪，該夾爪可以先編程為展開狀態，再通過形狀記憶恢復到抓取狀態并提起重物。

此外，MRC-SMP可重構性能與多材料打印的結合能夠制造任何三維形狀的記憶折紙結構，并極大地縮短了制造復雜SMP折紙結構的時間。多材料折紙是MRC-SMP作為變形鉸鏈和耐高溫高強度光固化樹脂作為剛性板面制成的。MRC-SMP的顯著可變形性允許快速將一張打印折紙重新配置為多個SMP折紙。MRC-SMP的高玻璃化轉變溫度確保了3D折紙結構在室溫下具有高剛度和重負載能力。