LLNL的4D打印硅胶材料随温度改变形状,可用于制作缓冲装置

据悉，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员3D打印了灵活、可拉伸和具有形状记忆行为的复合硅胶材料。这种“4D打印”材料可被用来为头盔、鞋子和其他产品制作合适的保护性缓冲装置。这项研究已经发表在《Scientific Reports》上，题为“3D打印具有形状记忆的硅胶”。

这只一种基于硅胶的墨水，里面添加有填充气体的空心“微气球”，可以通过温度变化来对其进行“编程”。在一个稍高的温度下，这种材料可被挤压成一个不同的形状，即使在冷却后也能保持该形状不变。通过重新加热，微气球中的气体会膨胀，从而让材料变回最初的、挤压前的形状。

这种材料之所以能保持形状是因为其3D打印聚合物微气球。微球球中的薄聚合物外壳有一个玻璃化转变温度，这意味着高于这个温度它是刚性的，低于这个温度则是柔软且有韧性的。若想重塑形状，温度必须高于这个玻璃化转变温度。冷却后，材料会保持重塑后的形状，直到再次被加热。

采用3D打印来加工这种材料而不是其他方式的优点包括保持结构的轻量，对材料形状进行更多的控制。

令人兴奋的是，研究人员说，这种4D打印材料的形状记忆功能可以集成到任何聚合物基材中，包括像弹性体这样的可拉伸材料。

研究人员已经为这种材料申请了专利，它可被用来制作定制的热活化缓冲装置。通过调整转变温度，研究人员甚至可以制造出能用温水来加热的材料，然后材料会调整成身体的形状，充当保护性头饰、衬垫等。它也可用于包装和运输应用。

（编译自3ders.org）

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