多响应的4D打印软活性材料对形状可重新配置的执行器
Bhanendra Sahu1, Nishikanta Singh1, Sudipta Paul1
1Department of Chemistry, Indian Institute of Technology Bhilai, Durg, Chhattisgarh, 491001, India.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 29, 2025
概括
这项研究引入了4D打印软活性材料 (SAM),具有可编程形状变化的双响应性. 在环境清理和软机器人方面有潜力.
科学领域:
- 材料科学
- 聚合物化学
- 机器人技术
背景情况:
- 开发具有可编程形状转换和多功能性的4D打印软活性材料 (SAM) 是一个挑战.
- 现有的SAM通常缺乏对形状变形和多刺激反应的精确控制.
研究的目的:
- 设计和开发一个4D打印,双响应的SAM可调整的机械性能和精确的形状变形.
- 探索该材料在环境修复和软机器人应用中的潜力.
主要方法:
- 合成了一种四臂星聚N,N-二甲基胺) 块聚二甲基氨基乙烯酸) -Br (四臂星 (PDMA-b-PDMAEMA) 4-Br) 双块共聚物,并将其与酸 (AA) 集成.
- 使用3D打印来制造复杂的3D架构,
- 研究了热和pH响应,形状固定,形状恢复和染料去除能力.
主要成果:
- 4D打印的SAM显示出出色的打印能力,高形状固定性和在44°C时的快速形状恢复.
- 对于选择性去除染料的pH反应性胀 (pH10.5时≈96%的阴离子染料,pH4.5时≈65%的阴离子染料).
- 一个基于SAM的机器人驱动器成功举起重量, 表明软机器人的潜力.
结论:
- 开发的双响应SAM提供了精确的形状变化和多刺激响应.
- 这种材料在可持续的环境技术,先进的安全系统,生物医学工程和智能执行器中具有很大的应用潜力.
- 突出了SAM对4D打印自适应系统的多功能性.
