MIT研究者4D打印柔性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可在壓力下改變表面紋理質(zhì)地

南極熊小編獲悉，近日由MIT機(jī)械工程系研究生Mark Guttag和Mary C. Boyce主導(dǎo)的一項(xiàng)研究正在將3D打印推進(jìn)到了更高的第四維度。我們已經(jīng)見過許多的4D打印應(yīng)用，無論是暴露在液體中會(huì)折疊，還是那些基于外部因素而會(huì)改變形狀的材料，4D打印都將會(huì)成為智能材料領(lǐng)域的下一項(xiàng)革新。對(duì)于MIT的研究者們，4D打印已經(jīng)可以讓他們?cè)谝�入特定變量的時(shí)候改變打印結(jié)構(gòu)的表面紋理質(zhì)地。他們已經(jīng)將這一過程寫成論文《通過使用顆粒增強(qiáng)柔性復(fù)合材料獲得局部動(dòng)態(tài)可控的表面形貌》，并發(fā)表在了《先進(jìn)功能性材料》的月刊上。

這項(xiàng)研究主要就是使用多種材料通過單一打印機(jī)來打印物體。研究者使用了一種橡膠般柔軟而具有彈性的聚合物，同時(shí)也使用了一種更堅(jiān)硬的材料。之后通過仿真軟件，他們建模并仿真出了一個(gè)由上述兩種材料構(gòu)成的物體。仿真結(jié)果精確顯示了物體對(duì)表面壓力做出的反應(yīng)。結(jié)果令人滿意，于是他們使用一臺(tái)多材料3D打印機(jī)打印出了這個(gè)物體。

“它演示了通過改變微小尺寸的幾何參數(shù)（比如相關(guān)顆粒尺寸、形狀、間隔和分布），可以得到多變的周期和包括可變波動(dòng)、褶皺、高峰和低谷等隨機(jī)性表面特征”研究者寫道，“此外，這些表面特征可以通過顆粒的定位改變，而不必依靠不穩(wěn)定性�！�

當(dāng)對(duì)材料施加壓力時(shí)，一個(gè)近乎完美的平面會(huì)經(jīng)歷地質(zhì)學(xué)般的轉(zhuǎn)變。物體中軟硬材料的分布將會(huì)決定出現(xiàn)怎樣的表面特征。

“這是首例創(chuàng)造具有可重構(gòu)表面紋理材料的工作，”西北大學(xué)土木與環(huán)境工程系兼機(jī)械工程系教授Yonggang Huang表示，“這項(xiàng)工作潛在的實(shí)際影響是巨大的。它能夠被用于許多需要改變表面的應(yīng)用，比如光學(xué)和摩擦學(xué)�！�

Huang并非研究的一員，不過他相信一旦這項(xiàng)技術(shù)成熟，我們將會(huì)看到創(chuàng)新應(yīng)用在這一領(lǐng)域的涌現(xiàn)，正如同3D打印領(lǐng)域的快速發(fā)展一樣。這些使用這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用可以包括偽裝制造，能夠推進(jìn)、吸引或引導(dǎo)液體流動(dòng)的材料，反射性材料，通過不斷變化來限制生物堆積（比如船底會(huì)附著海洋生物）的材料等等。

除了MIT研究中使用的壓力變量，其它變量如溫度、濕度、電荷量等都可用于刺激材料發(fā)生轉(zhuǎn)變。
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