时空编程的介电液晶弹性体:通过反向4D打印实现电可逆3D变形
Huiyao Zhao1, Zike Chen2, Jiahao Li1
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China.
Science advances
|November 26, 2025
概括
研究人员开发了一种4D打印方法,用于编程形状变形的介电液晶弹性体 (DLCE). 这使得软机器人和自适应系统能够进行精确,可逆的3D变形.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 软机器人软机器人 软机器人软机器人
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 可编程形状变形材料对于软机器人和生物医学应用至关重要.
- 在这些材料中实现精确的3D形状控制是具有挑战性的,因为编程非线性力学存在困难.
研究的目的:
- 引入一种新的4D打印策略,用于在介电液晶弹性体 (DLCE) 中进行时空编程机械异构.
- 为了实现DLCE执行器的可逆,多维形状变形,用于先进的应用.
主要方法:
- 使用剪切辅助数字光处理4D打印来编程DLCE中的机械异性质.
- 开发了一个反向设计算法,将目标3D表面转化为打印指令.
- 通过电场下的区域刚度梯度研究了通过形状变化的控制.
主要成果:
- 打印的DLCE执行器展示了可逆的曲,扭曲和复杂的曲面变形.
- 在重建复杂的几何形状方面实现了亚毫米尺度的准确性,例如熊猫的脸和仿生植物.
- 展示了创建自适应系统和软机器人组件的潜力.
结论:
- 剪切辅助的4D打印策略为DLCE机械性能提供了精确的时空控制.
- 这种技术可以为先进的材料应用创造复杂的,可重新配置的3D结构.
- 开发的方法推进了复杂的软机器人和自适应系统的设计和制造.
