新型3D打印智能材料研究现状简介(3)

1.2 3D打印形状记忆材料

 形状记忆材料包括形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)、形状记忆胶体(Shape Memory Gel，SMG)、形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，SMP)等。形状记忆材料最大的特点是具有形状记忆效应，将其在高温下进行定型，在低温或常温下使其产生塑性变形，当环境温度升至临界温度时，变形消失并恢复到定型的原始状态,将这种加热后又恢复的现象称作形状记忆效应。

 EfraínCarreño-Morelli等在2007年提出形状记忆合金的3D打印技术，利用有机聚合物将金属粉末粘接在一起逐点累加固化形成三维立体形状记忆合金结构。在打印过程中，喷头将溶剂喷射到NiTi金属粉末和有机胶的混合物上，有机胶与溶剂发生反应将NiTi金属粉末粘结到一起，逐点累加固化得到所需三维实体形状记忆合金结构。应用3D打印技术制造出的形状记忆合金结构的材料密度达到了理论材料密度的95%，且具有形状记忆效应（图6）；

 H.Furukawa和J.Gong等提出了形状记忆胶体的3D打印技术，采用3D打印技术逐点累加固化成型得到的三维形状记忆胶体结构，具有形状记忆效应，目前已应用于制造智能医用绷带、变焦距透镜和仿生机器人等。

 Samuel M.Felton和Robert J.Wood等在2013年提出了利用3D打印形状记忆聚合物技术，制造具有自组装(self-assembly)、自折叠(self-folding)功能的智能结构。利用3D打印技术将形状记忆聚合物逐点累加固化到硬质基板上，打印结束后固化成型的形状记忆聚合物与硬质基板紧密结合成整体平面结构，在光、温度、电流等外界环境激励下，形状记忆聚合物发生体积膨胀或收缩引起整体平面结构变形成为三维结构(图7)。

 本文比较详细的介绍了3D智能材料结构在3D打印基础上在外界环境激励下随着时间实现自身的结构变化，3D打印智能材料是实现4D打印的基础，未来以3D打印智能材料为基础的4D打印技术必将拓展制造技术的应用范围，为制造技术展示出了新的发展前景，为相关学科和产业的发展提供制造技术支撑。

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