哈工大冷勁松教授團隊《Adv.Sci.》：直寫4D打印技術(shù)研究進展

|來源：高分子科學(xué)前沿

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授團隊在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《Advanced Science》上發(fā)表了題為“Direct Ink Writing Based 4D Printing of Materials and Their Applications”的綜述文章。回顧了直寫4D打印技術(shù)的發(fā)展歷史，從材料的角度重點介紹了直寫4D打印技術(shù)的研究進展。直寫4D打印主要有兩種技術(shù)路線：一是直接打印可變形材料，包括形狀記憶聚合物、水凝膠及液晶彈性體等材料。二是在直寫打印過程中預(yù)置應(yīng)力分布、材料分布，實現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)在特定激勵下釋放應(yīng)力，完成主動變形行為。文章概述了基于不同類型材料、不同打印策略、不同驅(qū)動方法的直寫4D打印材料及可變形結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)討論了直寫4D打印結(jié)構(gòu)的多功能性，及其在電子、生物醫(yī)學(xué)與軟體機器人等領(lǐng)域上的潛在應(yīng)用。

直寫4D打印技術(shù)用于不同種類材料的打印，實現(xiàn)直寫4D打印結(jié)構(gòu)在不同外界刺激下的形狀與功能的轉(zhuǎn)變，應(yīng)用于電子、生物醫(yī)學(xué)與軟體機器人等領(lǐng)域

綜述對直寫4D打印技術(shù)進行展望，未來將在可變形材料的研發(fā)，4D打印結(jié)構(gòu)多功能性的拓展，以及直寫打印裝置的改進等方面進行深入探索。此外，在多材料打印過程中通過在特定位置，設(shè)計不同的材料密度，預(yù)置不同的內(nèi)應(yīng)力，將簡化多功能材料直寫4D打印的制備過程，豐富4D打印結(jié)構(gòu)的變形模式。建立精確預(yù)測打印結(jié)構(gòu)變化的數(shù)學(xué)模型，將對直寫4D打印結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更為復(fù)雜的形狀變化提供理論指導(dǎo)。隨著直寫4D打印技術(shù)的不斷進步，智能材料的結(jié)構(gòu)/功能豐富，結(jié)合設(shè)計/模擬方法，將滿足包括軟體機器人、智能器件、生物醫(yī)用、電子等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

該綜述近期發(fā)表在《Advanced Science》上，博士生萬雪是文章的第一作者，冷勁松教授是通訊作者。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金的大力支持。