連續纖維復合材料4D打印取得新進展

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4D打印結構能夠在外界刺激下產生可編程的形狀及性能變化，因而在航空航天、軟體機器人、生物醫療等領域具有廣泛的應用前景。然而，當前的4D打印結構通常無法兼顧大變形能力和力學承載能力，無法實現多功能融合。

西安交通大學科研團隊利用液晶彈性體的可逆熱致伸縮變形能力，結合連續纖維材料的優異力學性能，提出一種基于連續纖維增強液晶彈性體的直寫4D打印方法，液晶彈性體復合材料內部嵌入的連續纖維起到了顯著增強力學性能以及實現彎曲變形效果的作用。

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連續纖維增強液晶彈性體復合材料4D打印。（西安交通大學供圖）

該打印方法能夠通過調控纖維在復合材料絲材內部的偏置位置實現打印結構可控的承載特性及變形形態。打印的液晶復合材料可以承受高達其自身重量2805倍的載荷，并在150 ℃條件下實現0.33 mm-1的彎曲曲率。利用這一工藝制備了具有承載能力以及變形能力的復合材料桁架結構，解決了傳統4D打印結構力學承載性能差的難題。

近日，該研究成果以《具有可編程空間變形能力的可控偏置連續纖維/液晶彈性體復合材料4D打印》為題發表在期刊《自然通訊》上。