南方科技大學(xué)葛锜教授課題組開發(fā)了一種適用于高分辨率DLP 3D打印的高力學(xué)性能共價適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)形狀記憶聚合物（Mechanically Robust Covalent Adaptable Network Shape Memory Polymer， MRC-SMP），實現(xiàn)了可重構(gòu)、高斷裂應(yīng)變、高精度4D打印。

MRC-SMP在編程和重新配置溫度下都表現(xiàn)出高變形性（失效應(yīng)變分別為1640%和1471%），這使得MRC-SMP能夠在大變形下多次重新編程和配置（圖1a）。MRC-SMP的高可打印性（粘度：0.2 Pa·s，凝膠化時間：每100μm 4.5 s）使其可適用于高精度DLP打印機(jī)——摩方精密 microArch^® S240 （精度：10μm），可以打印出高復(fù)雜度高精度的可重構(gòu)形狀記憶三維晶格結(jié)構(gòu)（圖1b-d）。MRC-SMP還表現(xiàn)出優(yōu)異的可焊性，因此單獨(dú)印刷的零件可以在熱處理后合并為一個完整的零件（圖1e）。此外，由于MRC-SMP具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g（75°C）和高的室溫模量（1.06 GPa），因此印刷SMP結(jié)構(gòu)可以在室溫下固定其臨時形狀，并承受重載（圖1e）。

圖1. MRC-SMP優(yōu)異的高力學(xué)性能和可打印性展示。a、 MEC-SMP樣品的高拉伸性能和形狀記憶性能展示。b、摩方精密 microArch^® S240打印的MRC-SMP晶格結(jié)構(gòu)。c、長方體MRC-SMP晶格結(jié)構(gòu)的大變形和形狀記憶循環(huán)。d、 重新配置成弧形的MRC-SMP晶格結(jié)構(gòu)的大變形和形狀記憶循環(huán)。e、 一種SM夾具，通過將三個由摩方精密 microArch^® S240打印的MRC-SMP晶格結(jié)構(gòu)重新配置并焊接到打印的圓形底座上而制造的一種形狀記憶夾具。圖中比例尺：5mm。

可打印MCR-SMP優(yōu)異的可重新配置性和可焊接性改變形狀記憶三維結(jié)構(gòu)的制造方式。研究團(tuán)隊在自制的多材料3D打印機(jī)Multi Mater C1上打印平面Miura折紙圖案來制造形狀記憶折紙結(jié)構(gòu)（圖2a-c）。MRC-SMP的顯著可變形性允許將一張打印的折紙薄片重新配置為多個SM折紙配置（圖2c-f）。MRC-SMP的高T_g確保了3D折紙結(jié)構(gòu)在室溫下具有高剛度，并且可以支撐重負(fù)載（圖2g-h）。多材料和重新配置的結(jié)合能夠以任何配置制造3D折紙結(jié)構(gòu)，并大大縮短了制造復(fù)雜SMP折紙結(jié)構(gòu)的時間（圖2i）。

圖2. 多材料可重構(gòu)形狀記憶折紙。a-b，多材料打印可重構(gòu)SM折紙的示意圖。c-f，可重構(gòu)SM折紙的多重配置和SM行為的演示。g、 重新配置的3D折紙承載重物的照片。h、 在25°C下對不同配置的折紙結(jié)構(gòu)進(jìn)行的壓縮試驗。i、 通過不同的制造方法制造各種3D折紙配置所需的時間。

*已獲得轉(zhuǎn)載權(quán)