随着3-D打印技术逐渐成ؓ(f)一U主的刉技术，工业和学术研Ih员一直致力于研究一U加热或入水中后会(x)自发折叠成有用的三维形状的可打印的结构?/span>
在美国化学协?x)期刊《应用材料和界面》上刊登的一论文中Q麻省理工学院计机U学与h工智能实验室QCSAILQ的研究人员报告了一些新的发玎ͼ(x)一U一旦其从打印^C剥离它就开始自行折叠v来的可印L(fng)l构?/span>
研究人员表示Q这U无需M外部刺激可以自行折叠的讑֤的一个重大优势是它们可以应用到更多的材料以及更精l的l构中去?/span>
ȝ理工学院甉|工程和计机U学研究生Subramanian Sundaram_(d)(x)“如果h们想d一些印L(fng)(sh)子元Ӟ通常?x)选用一些有机材料，因ؓ(f)大多数印L(fng)(sh)子元仉?x)依赖于有机材料。然而这些材料通常Ҏ(gu)度和温度都非常地敏感Q所以如果你的这些电(sh)子元件和零g需要折叠，你肯定不惛_它们在水中或者加热它们，因ؓ(f)q些操作都会(x)使电(sh)子器件的性能大幅减弱。?/span>
Z说明q一xQ研Ih员构Z一个自折叠可打印设备的原型Q其中包括电(sh)引线和当施加?sh)压时从透明变ؓ(f)不透明的聚合物“像素”。该装置是Sundaram及其同事今年早些时候宣布的“可印刷金甲虫”的变ŞQ开始看h像字母“H”?但是QH的每个腿都在栚w和中间向两个不同的方向折叠，最后Ş成一个桌面的形状?/span>
Z表明他们可以_控制兌折叠的角度研Ih员还制作立了几个不同版本的基本Ş状相同的铰链。在试中，他们通过铰铑֛定在负重载来强制地拉直铰链，而当载荷被移除时Q铰铑ְ?x)恢复到原来的折叠状态?/span>
预计在短期内Q该技术就可以实现传感器、显C器或天U的_化制造，而所得到的品功能则取决于它们的三维形状。长期来看，研究人员认ؓ(f)刉可打印机器Z是有可能的?/span>
Sundaram在文章中加入了其导师导师Wojciech Matusikȝ理工学院甉|工程和计机U学(EECS)的副教授的一些徏议；Marc Baldo也是EECS的副教授Q他专门从事于研I有机电(sh)子品；David Kim是马牚w克的计算刉小l的技术助理；Ryan Hayward是马萨诸塞大学阿莫斯特分校的高分子科学与工程教授?/span>
应力释放
研究人员q项设计的关键是一U在凝固后要发生扩展的新型打印机墨水材料Q这U特性是不同d的。大多数打印机墨水材料在固化时会(x)略有~小Q这也是设计师经帔R要面对的技术限制?/span>
印刷讑֤通常?x)分层徏立，在印刷原型中Q麻省理工学院研Ih员将扩展材料沉积在顶层或底部几层的精位|上。底层会(x)微微地粘附在打印机^CQƈ且其_合力以器g在层层装配时保持qx。然而，一旦所完成的器件从q_上剥，由新材料制成的接头会(x)开始膨胀Q将器g沿相反的方向弯曲?/span>
和以往的许多技术突破一Pq种新材料的发现对于计算机科学与人工实验室研Ih员来说是一个意外的惊喜。马牚w克计机刉集团用的大部分打印机材料是由聚合物组合v来的Q大分子由链状单分子l分或单体组成。而这些组件合的Ҏ(gu)正是一U用于创建具有特定物理特性的打印机墨水的Ҏ(gu)?/span>
计算机科学与人工实验室的研究人员在尝试开发生产更加灵zȝ印刷墨水的过E中Q无意中打到了一个固化后d膨胀的墨水。他们立卌识到扩展性聚合物的潜力，q开始尝试合物配方的修改，直到他们扑ֈ一个能建立赯够扩张的接头而可以将印刷品进行对折的配方?/span>
Z么会(x)q样Q原因有哪些Q?/span>
Hayward对该文的贡献是帮助麻省理工学院团队解释了材料的扩张。生最强力膨胀的a墨包括几个长分子铑֒一条非常短的分子链Q由单体丙烯酸异辛酯l成。当墨水暴露于外线或“固化”（ 通常用于3-D印刷以硬化作为液体沉U的材料的工艺）Ӟ镉K分子的接触会(x)产生怺~结的分子刚性丛?/span>
当另一层材料沉U在W一层的剙Ӟ丙烯酸异辛酯的短链?zhn)在剙Q液体层下沉到更低、刚性更强的层中。在那里Q它们与较长的链怺作用以施加膨胀的力Q其对印刷^台的_附性生暂时性抵抗?/span>
研究人员希望Ҏ(gu)料发生扩展的原因可以有更多的理论认识Q他们能够Ҏ(gu)具体应用来设计材料，包括许多印刷聚合物固化后?x)?%-3%的收~典型材料?/span>
北卡|来U_立大学化学工E教授Michael Dickey_(d)(x)“这工作o(h)人兴奋，因ؓ(f)它提供了一U在三维物体上创建功能性电(sh)子设备的Ҏ(gu)。通常Q电(sh)子处理是?Dq面上完成的Q需要一个^坦的表面。这里提供了一U用更传统的^面技术在2-D表面上创建电(sh)子设备的原gQ然后将其{换ؓ(f)3-D形状Q同时保持电(sh)子元件的功能Q这U{变是通过印刷q程中在材料中生应力的巧妙Ҏ(gu)所发生的。?/span>
