在水凝中通过悬浮浴印刷温度响应的颗粒状水凝墨水进行设计的形状变形过渡

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 水凝的4D打印使软材料能够改变形状,用于软机器人和生物医学应用.
• 当前的4D打印方法在加工软材料方面面临挑战,限制了设计和执行潜力.
• 开发先进的4D打印技术对于释放响应软材料的全部功能至关重要.

研究的目的:

• 开发一种简单的多材料4D打印技术,用于制造可编程软执行器.
• 将动态温度响应的水凝油墨与颗粒悬浮浴印刷相结合.
• 为了在4D打印结构中精确控制形状变形和快速执行动力学.

主要方法:

• 使用基于氨酸的颗粒状水凝油墨,通过聚 (N-异烯胺) 交叉连接器设计调节执行.
• 采用颗粒式悬浮浴印刷用于结构支和使复杂图案的沉积.
• 由多种材料制造的物体,在交叉连接后经历异型形状转变.

主要成果:

• 由于颗粒状水凝的多孔结构,证明了快速启动动力学 (秒).
• 通过不同的打印图案和浴形状,实现复杂的形状转换,包括'S'形和半球结构.
• 在多材料结构中使用具有不同过渡温度的微凝进行编程的逐步激活.

结论:

• 开发的4D打印方法为创建可编程软执行器提供了一种简单的方法.
• 该技术为先进的应用提供了快速的动力学和对形状变形的精确控制.
• 这一创新扩大了设计和制造复杂软机器人和生物医学设备的可能性.