闭环和可持续的4D打印多刺激响应硫丰富聚合物复合材料用于自主任务执行
Jae Hyuk Hwang1, Sukyoung Won2,3, Ji Mok Lee4
1Advanced Materials Division, Korea Research Institute of Chemical Technology, 141 Gajeong-ro, Yuseong-gu, Daejeon, 34114, Republic of Korea.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|July 18, 2025
概括
本研究介绍了一种可持续的闭环4D打印方法,用于使用废硫的可塑性可编程聚合物网络. 这些网络可以创建具有可编程形状变形能力的多功能软机器人.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 机器人工程 机器人工程 机器人工程
背景情况:
- 来自废硫的可编程形状聚合物网络为4D打印和软机器人技术提供了潜力.
- 交叉连接的聚合物网络为3D打印复杂软机器人几何形状带来了挑战.
研究的目的:
- 为聚二 (PSN) 网络及其磁性复合材料 (MPSN) 开发一个闭环4D打印战略.
- 使用这些材料制造具有可编程形状变形能力的多功能软机器人.
主要方法:
- 在松散交联PSN中利用动态S-S键,以实现热挤出的剪切稀释行为.
- 在3D打印的PSN和MPSN结构中使用热或光触发器来恢复形状.
- 展示了基于不同玻璃过渡温度的空间选择性形状变形的模块化组件.
主要成果:
- 通过可编程形状变形,成功地3D打印了PSN和MPSN的复杂架构.
- 实现了闭环4D打印,并具有重新打印到新的形式因素的能力.
- 开发了一种MPSN囊,作为一种按需释放的催化剂,用于化学合成的磁杆.
结论:
- 开发的4D打印策略提供了一个可持续的平台,可以适应软机器人的形状变化和动态驱动.
- PSN复合材料表现出多刺激响应性和耐溶剂性,使其能够自主执行任务.
- 这种方法为下一代软机器人应用铺平了道路,这些应用需要复杂的形式因素和自主功能.
