據(jù)新華社華盛頓8月17日發(fā)表在新一期美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的研究顯示，中國(guó)香港城市大學(xué)呂堅(jiān)教授研究組首次實(shí)現(xiàn)了陶瓷4D打印。這種新技術(shù)有望應(yīng)用于太空探索、航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造和電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

準(zhǔn)確地說(shuō)，4D打印是一種能夠自動(dòng)變形的材料，直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。4D打印可以生產(chǎn)智能產(chǎn)品，它可以自動(dòng)適應(yīng)外部變化，進(jìn)行自我修復(fù)。比如，管道可以設(shè)計(jì)成能夠根據(jù)水流量進(jìn)行膨脹或收縮的，或者在破裂時(shí)自我修復(fù)。

4D打印最關(guān)鍵是“智能材料”。 呂堅(jiān)教授研究組開(kāi)發(fā)了復(fù)合彈性體（二甲基硅氧烷）基納米復(fù)合材料（NCs）,從而克服了陶瓷前體難以變形的難題。這種陶瓷前驅(qū)體可以拉伸超過(guò)初始長(zhǎng)度的三倍，從而使其可以被印刷和變形成復(fù)雜形狀的彈性體結(jié)構(gòu)，并可最終轉(zhuǎn)化成一般意義上堅(jiān)固的陶瓷。

彎曲的蜂窩陶瓷

手機(jī)背板

研究團(tuán)隊(duì)將粒徑為20-50納米之間的氧化鋯晶體摻入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基質(zhì)中，以此提高結(jié)構(gòu)未定型和消除收縮效應(yīng)。他們開(kāi)發(fā)了氧化鋯組分分別為40%和20%兩種不同類型的墨水，采用直接寫(xiě)入（DIW, Direct ink writing）打印的方法，并通過(guò)氬氣或真空加熱之后，再空氣中加熱兩步成型獲得陶瓷。

除了實(shí)現(xiàn)陶瓷4D打印外，此項(xiàng)研究的方法的燒結(jié)溫度只需要達(dá)到1000 ℃，遠(yuǎn)低于其他陶瓷3D打印所需的1600 ℃高溫。關(guān)于其論文的其他具體介紹，可以查看以下原文鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat0641 。

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