4D 打印技术的现状与未来

来源：web of science

      1、4D打印的现状

4D 打印智能材料按不同材料属性分为聚合物尧形状记忆合金尧陶瓷材料等袁其中聚合物又包括形状记忆聚合物、电活性聚合物、水驱动型聚合物。香港大学的 Yang 等研究了熔融沉积过程中工艺参数对制件强度、密度、粗糙度等性能的影响，并成功制备了火箭尧花瓣，机械手等模型，花瓣在加热到 Tg 温度以上会发生闭合而机械手。在加热到 Tg 温度以上可抓取笔帽。新加坡南洋理工大学的 Choong 等利用光固化双组分光敏聚合物的方法打印了高性能形状记忆制件，制件的力学性能与商用的形状记忆聚合物相当袁，且能进行 20 次以 上的形状记忆循环。

2、4D打印技术的应用前景

（1）航天航空领域

在航空航天领域，单一的机翼形状并不能满足飞机在各种飞行状态下的需求，而变形机翼飞机能随着外界环境变化，柔顺尧平滑尧自主地不断改变外形。以适应不同飞行状态的空气动力学需求。保持飞行过程中的性能最优。2017 年，欧盟委员会资助了一项为期三年，总投资近四亿欧元的野智能变形与传感技术冶项目，由法国国家理工学院，法国宇航院意大利米兰理工大学等十多家大学和研究机构联合承担，目前该研究团队建造了一个近乎全尺寸且结合形状记忆合金与压电作动器的 野电活性冶机翼翼段。对智能变形机翼的进展起到了巨大的推动作用。

（2）生物医疗领域

在生物医疗领域，利用 4D 打印技术可制备医疗支架在植入人体前对其进行变形处理，使之体积最小曰在植入人体后。通过施加一定的刺激使其恢复设定的形状以发挥功能。这样可最大程度地减小患者的伤口面积。遥 Miao 等利用光固化新型可再生大豆油环氧丙烯酸酯制备了具有高生物相容性的支架。不仅能促进多能人骨髓间充质干细胞的生长袁而且能在-18 维持折叠的形态。并在人体正常体温37时恢复到初始状态。Wei 等过直写技术打印了 Fe3O4/PLA 形状记忆纳米复合材料支架，可在使用前进行折叠以减小尺寸。通过磁场进去驱动，当其置于交变磁场中时，折叠的支架能自行扩张，整个过程仅需 10 s。

3、汽车领域

在汽车领域，利用形状记忆合金制备的轮胎，可根据路面的情况发生形变，并迅速恢复到原状，它能适应不同的地形和路况，且不需充气也不会发生爆胎，具有更高的舒适性与安全性，利用记忆合金弹簧制备的记忆合金节温器，在特定的温度范围内能控制循环水冷却系统的开闭，以保证汽车发动机的使用效率最高，利用智能材料制造可变的汽车外形，比如可调节的天窗和扰流板。使驾驶者能通过控制气流进而改进车辆的空气动力学结构以提升操控性能。

注：深圳康勋记忆材料有限公司专注于形状记忆聚合物材料及其智能产品的研发-生产-销售。公司已经完成了多款形状记忆聚合物母料的大规模生产，并结合市场需要，开发形状记忆聚合物复合材料，以及创新开发多款形状记忆智能产品，包括形状记忆熨烫宝，形状记忆聚合物4D打印耗材等,参考www.kxsmp.com 。