形状记忆聚合物在生物医疗和机械工程等方面有广阔的应用前景。然而,大部分形状记忆聚合物编程过程中需要加热,例如水浴和油浴,然而这种环境间接加热方法加热速率和温度有限,尤其对于高性能材料这限制了赋形的条件和精确程度。华中科技大学臧剑锋教授团队与吉林大学张志辉教授团队合作,报告了一种共挤出4D打印(CE-4DP)策略,该策略将连续的金属纤维集成到热塑性形状记忆聚合物中,在聚合物基体中建立电加热路径直接加热,使得复合材料的升温速度增加了70倍。提出了分析模型和可打印相图来解释CE-4DP的机理和复合打印质量控制方法,实现了形状记忆聚合物复合材料有选择地、顺序地加热,从而产生精确和可编程的变形,并将其用于形状记忆变形的自感知。
在CE-4DP过程中,连续金属纤维(CMF)在进料口逐渐被熔融聚合物包围,并受到向下的摩擦力。当聚合物在基板上固化时,纤维的末端受到约束并固定,获得与喷嘴相同的打印速度,最终形成带有CMF的聚合物路径层(CMF@polymer path)。研究选用Cr20Ni80纤维和Tg为143℃的高性能PEEK为例来演示CE-4DP策略(图1)。
论文信息:Zhou Y, Yang Y, Jian A, et al. Co-extrusion 4D printing of shape memory polymers with continuous metallic fibers for selective deformation[J]. Composites Science and Technology, 2022: 109603.
论文链接:
https://authors.elsevier.com/a/1fJmlyZzKyV3x
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353822003451?dgcid=author
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