纤维素材料也有4D的了?带你开开眼

多年以来,3D打印新材料的喜讯从未断过,但是在4D打印方面呢?近日,布里斯托大学和巴斯大学开发出一种能对外界刺激作出反应的4D打印材料,这种材料兼具成本效益和可持续性的优势,采用水凝胶基质,总纤维素含量高,纤维分散性好,实属4D打印材料的上选。

该团队在题为《4D打印响应式纤维素水凝胶复合材料》的论文中,对新型复合材料的研发成果进行了讨论分析,该论文最近发表在《材料与设计》杂志上。

摘要中写道:“本文重点介绍了增材制造纤维素水凝胶复合材料的开发,探讨了纤维素水凝胶复合材料的物理表征,比如稳定性、膨胀力和流变性,并进一步对这种材料是否适合4D打印,进行了评定。”

纤维素是自然界中资源最丰富的生物大分子,是一种柔性的刺激响应式材料。“将水引入纤维素,可使氢键减弱或放松,从而导致非晶区域的塑化。”研究人员表示。“这些嵌入的水分子使整个材料膨胀,导致结构发生定向的变化。”

3D打印能够轻松驾驭各种各样的复杂结构,因此使用3D打印技术加工4D材料是非常有优势的。然而不幸的是,大多数的3D打印工艺都不能加工4D的纤维素材料。因此,为了推进4D打印的发展,必须进一步对材料或工艺进行优化。

“为了解决这个问题,本文重点研究了一种具有成本效益且能使用3D打印工艺加工的材料,不仅能使用复杂的3D打印工艺来加工,成品还能具有4D打印的特征,对外界的刺激做出反应。”相关工作人员表示,他们将进一步对材料和打印工艺进行优化,确保这种纤维素复合材料能够在4D打印的应用中,得到进一步的发展。

这次的研究使用的原料是羧甲基纤维素钠(CMC-Na / CMC)——一种具有生物相容性的纤维素衍生聚合物。它的自我修复性能良好,通常用作食品和药品行业的增稠剂。本是普普通通的物质,在研究人员的妙手中,竟化平凡为神奇,变成4D打印的材料,就冲这,必须要拍手称赞!

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