4D打印形狀記憶聚合物(SMPs)作為一種智能高分子材料,可以通過非共價相互作用固定臨時形狀,并在外部刺激(熱、光、電、磁、pH和水等)恢復到永久形狀。它在智能器件、仿生設備、智能穿戴、生物醫(yī)學和航空航天等領域具有廣泛的應用,近年來引起了廣泛關注。然而,傳統(tǒng)的4D可打印聚合物產(chǎn)品通常難以實現(xiàn)自修復、形狀記憶和可回收等多功能應用,且存在材料功能與種類單一、4D打印及其打印制品力學性能差等問題,難以滿足實際應用需求。
針對上述問題,鄭州大學工程塑料研究室開發(fā)了一系列長碳鏈聚酰胺彈性體(TPAE)(Prog. Polym. Sci. 2022, 126, 101506),并研究了其單向多重/可逆雙向形狀記憶性能(Macromol. Rapid Commun. 2022, 44, 2200693),形狀記憶TPAE的熔融縮聚(Macromol. Mater. Eng. 2022, 4, 2200547)、反應擠出(高分子材料科學與工程, 2021, 37, 14)等合成方法及其反應動力學,熱、電、濕度等多響應形狀記憶TPAE及其納米復合材料(Compos. Commun. 2022, 35, 101280; JMR&T. 2024, 29, 1016; Mater. & Design 2023, 1, 112438; JMR&T. 2023, 26, 5059),可應用于FDM、SLS等3D/4D打印的形狀記憶TPAE(Adv. Mater. Technol. 2023, 4, 2202066; J. Manuf. Process. 2023, 92, 1570)。
圖1. (a)sPUUA彈性體的合成路線;(b)自修復機理;(c)FDM打印線材的制備流程
總結(jié),該新型4D打印sPUUA彈性體材料具有合成工藝簡單、反應周期短的優(yōu)勢。此外,多重動態(tài)鍵的引入使其線材擠出粘度可控、打印不翹曲、有效改善了打印制品的力學性能和打印精度,同時表現(xiàn)出自修復、形狀記憶、可重構(gòu)性和可回收性等多功能特性(圖4),在多功能轉(zhuǎn)換器、生物醫(yī)學、軟體機器人和航空航天等領域具有潛在應用。
論文信息:
Self-Healing and shape memory reconfigurable Poly(urethane-urea-amide) elastomers containing multiple dynamic bonds for improving performance of 4D printout.
Zhen Li, Ziwei Cao, Qianlong Zhao, Shuxiang Mei, Yuancheng Zhang,* Wei Zhao, Xin Li, Xiaomeng Zhang, Zhe Cui, Peng Fu, Xinchang Pang, Minying Liu
Chemical Engineering Journal, 2024
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149933
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https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149933
https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2022.101506
https://doi.org/10.1002/marc.202200693
https://doi.org/10.1002/mame.202200547
https://doi.org/10.16865/j.cnki.1000-7555.2021.0175
https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101280
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.01.258
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112438
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.273
https://doi.org/10.1002/admt.202202066
https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.02.033
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