形狀記憶聚合物是一類可以通過外加刺激發(fā)生形態(tài)變化的智能材料。其中，雙向形狀記憶聚合物擁有著獨(dú)特的變形機(jī)制和多樣的變形行為，它可以在兩個形狀之間發(fā)生可逆變換，這賦予了形狀記憶材料廣闊的應(yīng)用前景。但目前雙向形狀記憶材料的成型方式仍舊比較單一，永久形狀和可逆形變的復(fù)雜程度都大大受限。
圖1. 數(shù)字化光處理技術(shù)制備雙向形狀記憶聚合物的機(jī)理
針對以上問題，謝濤/趙騫教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合新型的數(shù)字化光處理技術(shù)，快速高效地構(gòu)筑具有兩個結(jié)晶相的雙向形狀記憶材料。通過數(shù)字化地控制曝光區(qū)域發(fā)生硫醇丙烯酸酯的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，制得具有不同幾何結(jié)構(gòu)的平面材料，引入折紙和拉花等工藝實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的可逆變形。
圖2. 復(fù)雜雙向形狀記憶驅(qū)動
進(jìn)一步地利用數(shù)字化光處理技術(shù)的特點(diǎn)，可以通過控制不同圖案的層層曝光疊加，進(jìn)而將成型方式拓展到了3D/4D打印領(lǐng)域。這有助于快速制造具有多樣化變形模式的可逆軟體驅(qū)動器，比如3D打印的軟體機(jī)器人以及4D打印的多功能抓手等。
圖3. 3D打印的可重復(fù)程序化的雙向形狀記憶“小人”
該工作利用數(shù)字化光處理技術(shù)來快速高效地制得雙向變形材料，這為將來形狀記憶聚合物在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用拓展了可能性。相關(guān)工作發(fā)表在《Chemical Engineer Journal》 上，文章的第一作者是浙江大學(xué)化工學(xué)院碩士生施云鵬，通訊作者為浙江大學(xué)博士后方子正和上海航天技術(shù)研究院房光強(qiáng)。
原文信息：
Digital light fabrication of reversible shape memory polymers
Yunpeng Shi, Guangqiang Fang*, Zhengli Cao, Feizhou Shi, Qian Zhao, Zizheng Fang*, Tao Xie
Chem. Eng. J. 426 (2021) 131306.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131306
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