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【陕西日报】西安交大4D打印材料取得突破 具有优异的自修复性和重塑性

时间:2022-07-13 08:57:52        阅读量:614

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近日,西安交通大学张彦峰教授团队开发了一种具有强机械性能和良好的生物相容性、以动态硫代氨酯键作为动态可逆交联点的共价可适网络,并实现了4D打印。相较于传统光固化3D打印树脂,此材料具有优异的自修复性、重塑性,在机器人、智能警报器、生物植入体等领域有很大的潜在应用空间。

4D打印因其在智能设备、生物医学和组织工程中的潜在应用,引起了科研以及工业领域的极大兴趣。其中,形状记忆聚合物由于具有形变大、重量轻、恢复应力大、响应速度快等优点,在4D打印材料中至关重要。然而,4D打印形状记忆聚合物通常由共价交联的网络组成,不变的永久形状导致其形状恢复方向单一,限制了4D打印的灵活性。

此外,虽然光固化3D打印具有更高的精度、分辨率和表面质量,但目前光固化3D打印的形状记忆聚合物结构由于其不溶解和不熔化的共价交联网络,所得的打印结构不可回收、不可修复,从而造成严重的经济和环境问题。因此,开发用于4D打印的高强度、可多次重构、可回收和可自愈的材料至关重要。

西安交通大学张彦峰教授团队通过一系列实验,得到了分辨率高、表面光滑的聚硫氨酯(4DP-PTU)结构。相较于传统光固化3D打印树脂,4DP-PTU由于动态硫代氨酯键而具有优异的自修复性、重塑性。4DP-PTU打印结构在发生损坏后,可通过“断面再打印”的方式进行修复,使性能恢复如初,并且可对4DP-PTU粉末通过简单的热压处理,实现自愈合与从粉末到块体材料的重塑,且自愈合或重塑后依然保持与原块状材料相同的机械性能,解决了已有4D打印技术难以同时实现抓取与释放的问题,有望应用于机器人领域。

原文刊载于2022年7月12日陕西日报02版

报道链接:https://esb.sxdaily.com.cn/pc/content/202207/12/content_787325.html


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