通过多材料3D打印实现热可编程变形的液晶弹性体晶格
Arda Kotikian1,2, Audrey A Watkins1, Giovanni Bordiga1
1John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, 02138, USA.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|January 8, 2024
概括
研究人员开发了一个用于液晶弹性体 (LCE) 格子的3D打印平台. 这些可编程的LCE网格具有可逆形状变形,可用于软机器人和能量消耗.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 液晶弹性体 (LCE) 是具有可调节性质的刺激响应材料.
- 制造具有控制内部秩序的复杂LCE结构仍然是一个挑战.
- 现有的方法缺乏精确度,用于空间编程的内马特导演顺序和局部构成.
研究的目的:
- 开发一个集成的平台来设计,建模和3D打印LCE格子.
- 在LCE格子中实现空间可编程的内马特导体顺序和局部构成.
- 为了证明这些LCE格子的形状变形能力和验证预测模型.
主要方法:
- 使用多种材料的3D打印方法来制造LCE格子.
- 集成设计和建模工具来控制格子架构和材料组成.
- 通过实验变形分析研究了LCE格子的热力学反应.
- 开发了一个反向设计模型来预测和实现所需的变形行为.
主要成果:
- 成功制造了具有均和异质布局的LCE格子.
- 基于组成拓和热循环的可逆形状变形转换.
- 验证了各种LCE格子设计的实验变形和模型预测之间的一致性.
- 展示了打印具有精确预测变形特征的LCE格子的能力.
结论:
- 开发的平台可以制造具有可编程属性的架构LCE格子.
- 这些LCE网格表现出可预测和可逆的形状变形,为先进的应用开辟了道路.
- 设计,建模和3D打印的整合推动了软机器人和智能材料领域的发展.
