微波诱导的快速形状变化4D打印的植物性食品的微波诱导的快速形状变化

科学领域:

• 食品科学与技术 食品科学与技术
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 4D打印利用对刺激有反应的材料进行动态的形状变化.
• 微波加热提供了一种快速,可控制的方法来激活3D/4D打印结构中的形状变形.
• 植物基凝为开发可食用,对刺激有反应的印刷材料提供了一个有希望的途径.

研究的目的:

• 为了研究微波诱导的4D打印 yam 凝的形状变化.
• 探索材料组成和结构设计对改变形状行为的影响.
• 为了验证4D打印和微波变形方法对其他蔬菜凝的更广泛应用.

主要方法:

• 制造4D打印的立体模型,使用含有不同含量 (高达40%) 亚麻粉的亚麻凝.
• 凝特性 (G',G′′, η,结合水) 和打印性能的表征.
• 在微波加热下分析形状变化动态,包括红外热映射.
• 微波功率,加热时间和打印结构厚度的系统变化.
• 验证使用南瓜和菜凝的方法.

主要成果:

• 的凝性质 (粘弹性,结合水) 随着含量增加而改善,40%显示最佳可打印性.
• 微波加热在30秒内引发了快速的,像鸟翅一样的形状变化,在印刷的木凝中.
• 增加的微波功率和加热时间增加了曲角度,脱水率和整体变形.
• 基础厚度等结构参数显著影响了形状转换效率.
• 4D变形方法成功应用于南瓜和菜凝,证实了它的多功能性.

结论:

• 优化的山凝配方和4D打印设计使得快速的,微波诱导的形状变化.
• 微波加热参数和材料介电性质是控制变形效率和速度的关键因素.
• 开发的4D打印和微波变形技术适用于各种植物基凝.
• 这项研究为创建具有可定制和动态形状改变能力的4D打印食品奠定了基础.