通过光聚合两级紫外线可固化的液晶弹性体的4D打印
Huan Jiang1, Christopher Chung1, Alston X Gracego1
1Department of Mechanical Engineering, University of Colorado Denver, Denver, CO, USA.
Nature communications
|January 15, 2026
概括
本研究介绍了一种使用液晶弹性体 (LCE) 和数字光处理 (DLP) 的新型4D打印方法,以创建复杂的,可编程的,高精度的形状变形结构,用于先进的应用.
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
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 液晶弹性体 (LCE) 是有前途的软执行器,但由于低分辨率和制造限制,在4D打印方面面临限制.
- 目前的方法在复杂的3D结构中精确地控制液晶方向,以进行形状转换.
研究的目的:
- 为LCE开发一个先进的4D打印策略,克服当前的局限性.
- 为了使复杂的3D结构中液晶方向的高精度制造和空间控制.
- 扩大可编程变形结构的设计空间.
主要方法:
- 使用双阶段的紫外线可固化的LCE与光聚合 (例如数字光处理 (DLP)) 相结合.
- 采用了两步过程:高精度打印,然后进行机械变形以编程形状.
- 应用热处理以通过共价连接锁定编程配置.
主要成果:
- 成功地以高精度打印复杂的LCE几何形状.
- 经过温度变化引发的印刷和编程配置之间的可逆形状转换.
- 克服了基于挤压的方法的局限性,使复杂的独立结构成为可能.
结论:
- 新的4D打印策略显著扩大了LCE在创建可编程变形结构方面的潜力.
- 这种方法扩大了元材料,变形架构和软机器人应用的设计可能性.
- 该方法在复杂的3D打印LCE中提供了对形状转换的精确控制.
