高刚度

用于高刚度 4D 打印电控多功能结构的多尺度非均质聚合物复合材料

4D 打印是一个新兴领域，其中 3D 打印技术用于对刺激响应材料进行图案化以创建变形结构，以时间为第四维。然而，目前用于 4D 打印的材料通常较软，在形状变化过程中的弹性模量 (E) 范围为 10 −4 至 10 MPa。这限制了所得结构的可扩展性、驱动应力和承载能力。为了克服这些限制，多尺度异质聚合物复合材料被引入作为一种新型的刚性、热响应 4D 打印材料。这些油墨的 E 比现有的 4D 打印材料高四个数量级，并提供可调节的电导率，可同时实现焦耳加热驱动和自感应功能。利用电控双层作为构建块，设计和打印出一种可变形为 3D 自立式起重机器人的平面几何体，与其他 3D 打印执行器相比，在重量标准化的起重负载和致动应力方面创下了新纪录。此外，该油墨调色板还用于创建和打印平面晶格结构，这些结构可变形为各种自立式复杂 3D 形状。这些贡献被集成到 4D 打印电控多步态爬行机器人晶格结构中，该结构可承载自身重量的 144 倍。