麻省理工-可控的表面纹理变化4D打印技术

之前我们了解过很多4D打印应用。包括在遇到水汽时可以自动折叠的结构或者在受到各种外界因素影响时会改变形状的。以及德国Freiberg的研发团队研发出面向未来的高性能材料:记忆性材料,可以自行愈合裂隙或回复原状,这种材料将在航空航天领域,用来调整机翼结构以适应不同的飞行情况,以及应用在液压传动系统大量复杂的管道系统。从这个角度看,4D打印可能为智能材料的研发打开了一个广阔的空间。

4d printing

麻省理工学院(MIT)机械工程系的最新果实是通过4D打印使得他们能够在引入某个变量时让打印结构的表面纹理进行相应的改变。这一成果已经发表在《Advanced Functional Materials》上,名为《通过在复合材料增强颗粒结构实现可控的表面纹理(Locally and Dynamically Controllable Surface Topography Through the Use of Particle-Enhanced Soft Composites)》。

研究人员使用了模拟软件,通过建模模拟出颗粒结构增强的复合材料物体。经过仿真可以展示出对象究竟会对表面压力如何反应。而一旦仿真结果满足他们的要求,他们就用多材料3D打印机将其打印出来。产品具有间歇性和随机性的丰富多样的表面特征变化,包括可变波、折皱状的特征、平顶、谷底等,可以通过改变颗粒的无因次几何参数(例如,相对的颗粒大小、形状、间距和分布等)来获得。这些表面特征可以通过颗粒定位来实现变量可控。

这一研究创建出的具有可重构表面纹理的材料,是非常有价值的。这项研究对于实际应用的潜在影响是巨大的,它可以用于许多受益于表面变化的应用,比如在光学和摩擦学中的许多应用。一旦这项技术被开发出来,我们将看到许多应用会因此涌现。这种技术可能的应用包括:伪装的制造;可以推进、吸引或引导液体流动的材料;反光材料和每隔一段时间移位的材料,比如说可以应用到限制海洋生物在轮船的底部堆积。

尽管MIT的这项研究是围绕压力变量进行的,但是其他变量如温度、湿度水平、和电荷等都可以用来刺激材料的转化。

来源:3dprint.com

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