能够精确部署控制并实现对其性能的按需调制的主动折纸在多场景和多任务应用中是非常理想的。尽管具有形状记忆复合材料的4D打印有望实现这种主动折纸，但它仍然面临着低承载能力和有限的可转换状态等挑战。

  近期，南方科技大学系统设计与智能制造学院助理教授熊异团队联合机械与能源工程系教授葛锜团队提出了一种连续纤维增强复合材料4D打印折纸的精确部署控制策略，用于构建能够按需调控性能的，适用于多场景和多任务应用的高性能主动折纸。主动折纸是通过专为连续碳纤维增强形状记忆聚合物复合材料设计的基于熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling-FDM）的3D打印机制造的（图1）。该研究围绕主动折纸可部署结构，充分挖掘新兴的纤维复合材料增材制造技术潜能，通过结构设计巧妙地利用连续碳纤维高强度、能导电、传热好的特性实现“一石三鸟”，并提出了基于电-热-机械多物理场仿真模型指导的智能复合材料电控驱动策略，最终获得一种承载能力强、状态可重构、时空可调控、形性可调制的全新高性能电热折纸。研究成果丰富了主动折纸设计-制造-调控一体化理论与方法，为新型超材料结构、多模态机器人、智能可变形飞行器的发展提供了创新路径。该工作以 “Electrothermally controlled origami fabricated by 4D printing of continuous fiber-reinforced composites” 为题发表在《Nature Communications》上（Nat Commun 15, 2322 (2024).）。文章第一作者是南方科技大学王耀辉博士生，南方科技大学与香港城市大学联培博士生叶海涛为该文章的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金委、广东省基础与应用基础研究基金委员会、深圳市科技创新委员会和广东省重点人才引进计划的大力支持。 

图1 连续纤维增强形状记忆聚合物电热折纸复合材料的4D打印

图 2 飞机形状电热折纸有限元分析和实验的变形行为。

图3 可重构精确控制电热折纸

  原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46591-3

  下载：Electrothermally controlled origami fabricated by 4D printing of continuous fiber-reinforced composites