Discover millions of ebooks, audiobooks, and so much more with a free trial

Only $11.99/month after trial. Cancel anytime.

4D 打印: 等一下,你說的是4D打印嗎?
4D 打印: 等一下,你說的是4D打印嗎?
4D 打印: 等一下,你說的是4D打印嗎?
Ebook344 pages53 minutes

4D 打印: 等一下,你說的是4D打印嗎?

Rating: 0 out of 5 stars

()

Read preview

About this ebook

什麼是 4D 打印


3D 打印是一種增材製造,被認為是現代製造業中最具顛覆性的發明之一。它從根本上改變了行業中組件和設備的製造方式以及它們的設計和開發。 3D 打印使製造商和研究人員能夠創造出以前認為使用傳統生產方法無法創造的複雜形狀和結構。在過去的三年中,3D 打印技術不斷取得突破並發生了巨大變化。儘管 3D 打印能夠生成複雜的、仿生的、多材料設計,但尚不適合大規模生產。


向 3D 打印技術添加第四個維度稱為“4D 打印”。有了這個新維度,3D 打印的東西可以獨立於光、熱、電、磁場等環境刺激而改變形狀。印刷品通過結合時間維度,根據環境的需要和要求動態改變形狀,沒有機電或移動部件。 3D 打印的事物隨著時間對特定刺激做出反應而改變形狀的能力是基於材料隨著時間對特定刺激做出反應的能力,並且不需要人工交互來促進這一過程。


對自折疊包裝和適應性風力渦輪機等各種應用中的柔性產品不斷增長的需求推動了 4D 打印的興起。


您將如何受益


(I) 關於以下主題的見解和驗證:


第 1 章:4D 打印
第 2 章:四維產品
第 3 章:響應式架構
第 4 章:響應式計算機輔助設計
第 5 章:3D 打印< br />第6章:3D建模
第7章:3D掃描
第8章:3D打印市場
第9章:3D生物打印
第10章:3D食品打印
第 11 章:3D 製造格式
第 12 章:3D 打印速度
第 13 章:3D 系統


(II) 解答公眾對4D打印的熱門問題。
(III) 4D打印在多個領域的實際應用實例。
(IV) 17個附錄簡述266 360度全方位了解4D打印技術。


這本書是給誰看的


專業人士、本科生和研究生、愛好者、業餘愛好者,以及想要超越任何類型 4D 打印的基礎知識或信息的人。

Language中文
Release dateNov 12, 2021
ISBN6610000317417
4D 打印: 等一下,你說的是4D打印嗎?

Related to 4D 打印

Titles in the series (2)

View More

Related categories

Reviews for 4D 打印

Rating: 0 out of 5 stars
0 ratings

0 ratings0 reviews

What did you think?

Tap to rate

Review must be at least 10 words

    Book preview

    4D 打印 - Fouad Sabry

    等一下,你說 4D 列印了嗎?

    3D列印是一種添加劑製造,被認為是現代製造業最具破壞性的發明之一。它從根本上改變了零部件和設備的製造方式,以及其設計和開發方式。3D 列印使製造商和研究人員能夠創建複雜的形狀和結構,這些形狀和結構以前被認為不可能使用傳統的生產方法創建。在過去的三十年裡,3D列印技術不斷取得突破,併發生了巨大的變化。儘管 3D 列印能夠生成複雜的生物啟髮型多材料設計,但尚不適合批量生產。

    在 3D 列印技術中添加第四維度稱為「4D 列印」。有了這個新的維度,3D列印的東西可以改變形狀獨立於環境刺激,如光,熱,電,磁場等。印刷品通過結合時間的維度,在沒有機電或運動部件的情況下動態地改變形狀,從而根據環境的需要和需求進行改變。3D 列印物對特定刺激的反應會隨著時間而改變形狀的能力基於材料對特定刺激的反應能力,並且不需要人際互動來促進這個過程。

    在各種應用中,如自摺疊包裝和適應性風力渦輪機,對靈活產品的需求不斷增長,刺激了 4D 列印的興起。

    Fouad Sabry 是惠普 (HP) 在南歐、中東和非洲的應用業務發展前區域主管。Fouad 擁有澳大利亞墨爾本大學(MOU) 計算機系統和自動控制學士學位(B.Sc),雙碩士學位,(1) 工商管理碩士學位 (MBA) 和 (2) 資訊技術管理碩士學位 (MMIT)。Fouad 在資訊通信技術 (ICT) 方面擁有超過 25 年的經驗,在沃達豐和國際商用機器 (IBM) 等本地、地區和國際公司工作。目前,Fouad 是一位企業家、作家、未來學家,專注於新興技術和行業解決方案,是10億知識 (1BK) 社區的創始人。

    4D 列印

    作者的其他書籍

    1 - 智能機器

    2 - 大腦計算機介面

    3 - 沼澤智慧

    4 - 自動駕駛車輛

    5 - 自主無人機

    6 - 自主機器人

    7 - 自主武器

    8 - 農業機器人

    9 - 封閉的生態系統

    10 – 養殖肉類

    11 - 垂直農業

    12 - 等離子推進

    13 + 脈衝引爆發動機

    14 - 弧形學

    15 或 4D 列印

    作者系列

    資訊技術中的新興技術

    1 - 智能機器

    神經科學新興技術

    1 - 大腦計算機介面

    機器人技術新興技術

    1 - 沼澤智慧

    自主事物中的新興技術

    1 - 自動駕駛車輛

    2 - 自主無人機

    3 - 自主機器人

    4 - 自主武器

    農業新興技術

    1 - 農業機器人

    2 - 封閉的生態系統

    3 – 養殖肉類

    4 - 垂直農業

    空間新興技術

    1 - 等離子推進

    2 + 脈衝引爆發動機

    建築中的新興技術

    1 - 弧形學

    2 / 4D 列印

    十億知識淵博

    4D 列印

    等一下,你說 4D 列印了嗎?

    福阿德·薩布里

    版權

    4D 列印版權© 2021 由福阿德·薩布里。保留所有權利。

    保留所有權利。未經作者書面許可,不得以任何形式或任何電子或機械手段(包括資訊存儲和檢索系統)複製本書的任何部分。唯一的例外是審閱者,他可能會在評論中引用簡短的摘錄。

    封面由福阿德·薩布里設計。

    這本書是一部小說。姓名、人物、地點和事件要麼是作者想像的產物,要麼是虛構的。與實際人員、生死、事件或地區的任何相似之處都是巧合。

    獎金

    您可以發送電子郵件給 1BKOfficial.Org+4DPrinting@gmail.com 的主題行「4D 列印:等一下,你說 4D 列印嗎?

    福阿德·薩布里

    訪問 1BK 網站

    www.1BKOfficial.org

    前言

    我為什麼要寫這本書?

    寫這本書的故事開始於1989年,那時我是高三學生中學的學生。

    它非常像STEM(科學、技術、工程和數學)學校,現在在許多先進國家都有。

    STEM 是一門基於以跨學科和應用方法對學生進行四個特定學科 (科學、技術、工程和數學 ) 教育的理念的課程。此術語通常用於處理學校的教育政策或課程選擇。它對勞動力發展、國家安全關切和移民政策有影響。

    圖書館每周上課一次,每個學生可以自由選擇任何書籍,閱讀1小時。課程的目的是鼓勵學生閱讀教育課程以外的科目。

    在圖書館里,當我看著書架上的書時,我注意到了巨大的書,總共5000頁,共5個部分。書名是「技術百科全書」,它描述了我們周圍的一切,從絕對零到半導體,幾乎每一個技術,在那個時候,用五顏六色的插圖和簡單的詞來解釋。我開始讀百科全書,當然,我不能在每周1小時的課上讀完。

    所以,我說服我父親買了百科全書。我父親在我生命的最初階段為我買了所有的技術工具,第一台電腦和第一本技術百科全書,都對我和我的事業產生了巨大的影響。

    今年暑假我完成了整部百科全書,然後我開始觀察宇宙是如何運作的,以及如何把這些知識運用到日常事務中。

    我對這項技術的熱情開始於30多年前,現在的旅程還在繼續。

    這本書是《新興技術百科全書》的一部分,這是我試圖給讀者同樣的驚人經歷,我在高中時,但而不是20世紀的技術,我更感興趣的是21世紀的新興技術,應用和行業解決方案。

    《新興技術百科全書》將由365本書組成,每本書將聚焦於一項新興技術。您可以在本書的結尾閱讀「即將推出」部分的新興技術清單及其按行業分類。

    365本書,讓讀者有機會在一年內每天增加對一項新興技術的瞭解。

    介紹

    我是怎麼寫這本書的?

    在每本書的「新興技術百科全書」中,我試圖從人們的頭腦中獲取即時、原始的搜索見解,試圖回答他們關於新興技術的問題。

    谷歌每天有30億次搜索,其中20%是從未見過的。它們就像是與人們思想的直接一條線。

    有時是「如何去除紙張堵塞」。其他時候,他們只敢與谷歌分享痛苦的恐懼和秘密渴望。

    為了發現關於「4D列印」的內容創意,我使用許多工具收聽谷歌等搜尋引擎的自動完成數據,然後快速提出每一個有用的短語和問題,人們圍繞關鍵詞4D列印進行提問。

    它是人們洞察力的金礦,我可以用它來創造新鮮、超有用的內容、產品和服務。善良的人,像你一樣,真的很想要。

    人搜索是有史以來收集到的最重要的人類心理數據集。因此,這本書是一個活的產品,並不斷更新越來越多的答案,關於4D列印的新問題,問的人,就像你和我一樣,想知道這個新興的技術,並希望瞭解更多。

    寫這本書的方法是更深入地了解人們如何圍繞「4D列印」搜索,揭示我不一定會想到的問題和疑問,用超級簡單易懂的單詞回答這些問題,並以直截了當的方式瀏覽這本書。

    因此,在寫這本書時,我已確保它盡可能優化和有針對性。這本書的目的是幫助人們進一步瞭解和增長他們對4D列印的知識。我試圖盡可能密切地回答人們的問題, 並展示更多。

    這是一個夢幻般的,美麗的方式來探索問題和問題,人民有,並直接回答他們,並添加洞察力,驗證和創造力的書的內容 - 甚至宣傳和建議。這本書揭示了豐富,不那麼擁擠,有時令人驚訝的研究需求領域,否則我不會達到。毫無疑問,在用這種方法閱讀了這本書之後,人們期望增加潛在讀者的思想知識。

    我採用了一種獨特的方法,使這本書的內容總是新鮮的。這種方法依賴於通過搜索傾聽工具傾聽人們的想法。這種方法説明我:

    與讀者見面,了解他們所處的位置,這樣我就能創建相關內容,引起共鳴,並推動對主題的更多理解。

    將手指牢牢地放在脈搏上,這樣當人們以新的方式談論這項新興技術時,我就能獲得更新,並監控趨勢。

    發現隱藏的問題寶藏需要有關新興技術的答案,以發現意想不到的見解和隱藏的利基,提高內容的相關性,並給它一個制勝的優勢。

    停止浪費時間在內臟上,猜測讀者想要的內容,用人們需要的東西填滿書的內容,告別基於猜測的無盡內容想法。

    做出可靠的決定,並承擔更少的風險,讓前排座位的人想要閱讀和想知道 - 即時 - 並使用搜索數據作出大膽的決定,哪些主題包括和哪些主題排除。

    簡化我的內容製作,以識別內容創意,而無需手動篩選個人意見,以節省數天甚至數周的時間。

    通過回答問題,幫助人們以直接的方式增加知識,這真是太好了。

    我認為這本書的寫作方法是獨一無二的,因為它整理,並跟蹤讀者在搜尋引擎上問的重要問題。

    確認

    寫一本書比我想像的要難,也比我想像的更有回報。如果沒有著名研究人員完成的工作,這一切都是不可能的,我要感謝他們努力增加公眾對這一新興技術的瞭解。

    奉獻

    對開明者,那些以不同的方式看待事物,希望世界變得更好的人——他們不喜歡現狀或現存狀態。你可以與他們意見相左太多,你可以與他們爭論更多,但你不能忽視他們,你不能低估他們,因為他們總是改變事情...他們推動人類前進,雖然有些人可能認為他們是瘋狂的或業餘的,其他人看到天才和創新者,因為那些開明到足以認為他們可以改變世界的人,是那些這樣做的人,並帶領人們走向啟蒙。

    碑文

    定義:4 維列印使用相同的 3D 列印技術,通過計算機程式設計的材料沉積連續層創建三維物件。

    重要性:4D 列印最明顯的優點是,通過計算摺疊,比列印機更大的物件只能列印為一部分。由於 4D 印表物件可以更改形狀、收縮和展開,因此無法安裝印表機的過大物件可以壓縮為 3D 印到其次要形式。

    材料:4D列印技術利用單形狀記憶聚合物、液晶彈性體、複合水凝膠、複合材料、多材料等多功能材料,具有熱力學特性等材料特性。

    創始人:這項新興技術的前身是計算機科學家Skylar Tibbits,他是麻省理工學院(MIT)自組裝實驗室的創始人和共同主任。4D 列印的起源是在 3D 列印中引入一個時間因數。

    科學:4D列印基本上是指3D列印對象在高溫或水造成的一段時間內改變形狀的能力,而其可逆性方面允許其恢復到原來的形狀。

    內容表

    4D 列印

    作者的其他書籍

    作者系列

    4D 列印

    版權

    獎金

    前言

    介紹

    確認

    奉獻

    碑文

    內容表

    第一章:4D列印

    第二章:四維產品

    第三章 回應式架構

    第四章:回應式計算機輔助設計

    第五章:3D列印

    第六章:3D建模

    第7章:3D掃描

    第八章:3D列印市場

    第九章:3D生物列印

    第10章:3D食品印刷

    第11章:3D製造格式

    第12章:3D列印速度

    第13章:3D系統

    結語

    關於作者

    即將推出

    附錄:每個行業的新興技術

    第一章:4D 列印

    - 維列印(4D 列印;也稱為 4D 生物列印、主動折紙或變形系統)採用與 3D 列印相同的工藝,通過計算機程式設計連續沉積材料來構建三維物件。但是,在 4D 列印中,最終的 3D 形狀可以根據外部刺激而變成不同的形狀,第 4 維度是列印後視時間而變化的形狀。因此,它是一種可程式設計物質,在製造后,印刷產品會與環境條件(濕度、溫度、電壓等)發生反應,並相應地改變形狀。

    列印技術

    立體刻面是一種 3D 列印過程,它使用光聚化來連接基板層以形成聚合物網路。與擠壓材料立即變硬形成層的融合沉積建模不同,4D 列印主要基於立體光刻,其中通常採用紫外光在列印過程完成後用於處理堆疊材料。通過組織微材料,使最終列印具有嵌入的方向性,在設計特定情況下的轉化方向和數量時,Aisotropy 至關重要。

    光纖架構

    A picture containing blur Description automatically generated

    Tibbits等人列印了一種複合聚合物,當淹沒在水下時會做出反應。

    大多數 4D 列印技術都依賴於不同尺寸和材料品質的光纖網路。4D 列印元件可以在宏和微尺度上進行設計。複雜的分子/纖維類比,近似於樣品中使用的所有材料的聚合材料特性,用於實現微尺度設計。刺激啟動時的變形形狀與這些材料建築件的大小、形狀、模態和連接模式直接相關。

    水反應聚合物/水凝膠

    麻省理工學院自組裝實驗室負責人Skylar Tibbits與斯特拉塔西斯材料集團合作,製造了一種複合聚合物,由極親親的部件和非活性、高度僵硬的材料組成。這兩種不同材料的獨特特性允許印刷鏈中某些區域在水中膨脹高達 150%,而僵硬的元素則為改變的鏈條建立了結構和角度限制。他們創造了一條鏈條,在浸入水中時變成鐵絲網立方體,另一條鏈條在浸入水中時拼寫為MIT

    纖維素複合材料

    Thiele等人研究了一種纖維素材料對濕度有反應的可能性。他們利用纖維素酯類酯,在兩側均採用不同程度的替代,從而製作了雙層薄膜。一種酯非常親水,替代程度為0.3,而另一種是高度疏水,替代程度為3。當樣品從 50 °C 冷卻到 22 °C 時,疏水側收縮,親水側擴大,相對濕度從 5.9% 上升到 35%,導致樣品緊密滾動。 溫度和濕度調整的倒轉導致樣品再次展開,證明這個過程是可逆的。

    A. 悉尼格拉德曼等人通過瞭解無聲性腫脹和繪製印刷纖維的排列圖,能夠類比植物的粘性活性。枝條、莖、胸花和花朵會根據濕度、光線和觸覺等外部刺激而改變細胞壁和組織成分的內部擾動。以此為模型,研究人員創建了一個複合水凝膠結構與局部的同位素腫脹行為,類似於傳統的細胞壁的結構。在列印過程中,纖維素纖維素結合形成具有高縱橫比(100)和彈性模態的微纖維,大約為100 GPa。 對於結構,這些微纖維嵌入在軟丙烯醯胺基質中。

    利用N、N-二甲基丙烯醯胺、納米烯酸、葡萄糖氧化酶、葡萄糖和納米纖維素纖維素的水溶液來列印這種水凝膠複合物的粘性彈性油墨。當材料用紫外線輻射治癒時,納米細胞作為流變輔助,改善液體流動,而葡萄糖抑制氧氣抑制。利用這種墨水,研究人員為指定纖維素纖維素方向的列印路線開發了一個理論模型,其中列印的底層與 x 軸平行,列印的頂層按角度逆時針旋轉。樣品的曲率由彈性模組、腫脹比、層厚度和雙層厚度比決定。因此,平均曲率和高斯曲率的更新模型分別是

    格拉德曼等人發現,隨著接近0°,曲率接近傳統的季莫申科方程,其行為類似於雙金屬條。然而,當角度接近90°時,曲率會變成鞍形。有了這些知識,團隊能夠精確管理異位肌的效果,並打破對稱性線,形成螺旋體、褶皺型材和其他形狀。

    熱反應聚合物/水凝膠

    聚(N-異丙烯醯胺),通常被稱為pNIPAM,是一種常見的熱回應材料。在 32 °C 的水溶液中,其臨界溶液溫度較低,pNIPAM 水凝膠變得親水並膨脹。在這一點上的溫度開始乾燥水凝膠,並導致它收縮,導致形狀改變。用 pNIPAM 和另一種聚合物(如 4 羥基丁基丙烯酸酯 (4HBA) 製成的水凝膠具有較高的可逆性,即使在 10 個形狀變化週期后也沒有形狀變形。Shannon E. Bakarich 和他的同事開發了一種新型的 4D 列印墨水,由離子共價糾纏水凝膠製成,其結構可與普通雙網水凝膠相媲美。第一個聚合物網路由金屬晶聯連接在一起,而第二個聚合物網路則由共價鍵連接在一起。這種水凝膠隨後通過 pNIPAM網路進行強化和熱驅動。在實驗室測試中,當溫度升高到 20°60 °C(68+140 °F)然後返回到 20°C 時,該凝膠的形狀恢復為 41% - 49%。 這種材料製成的流體控制智慧閥在與熱水接觸時被開發為關閉,在與冷水接觸時打開。閥門在冷水中有效保持打開狀態,同時將熱水流量降低 99%。這種新型的 4D 列印水凝膠在機械上比傳統的熱驅動水凝膠更堅固,在自組裝結構、醫療技術、軟機器人和感測器技術方面具有應用。

    Graphical user interface, diagram Description automatically generated

    聯鎖 SMP 元件的示意圖。

    Graphical user interface, application Description automatically generated with medium confidence

    一種聯鎖和自摺疊 SMP,模仿 USPS 郵箱的摺疊程式。

    數字形狀-記憶聚合物

    A picture containing indoor, wall Description automatically generated

    齊格等人為抓握和釋放物體而創建的 SMP 抓手的延時。

    在特定條件下,例如在溫度下暴露一段時間后,形狀記憶聚合物 (SMP) 可以從變形的形狀中恢復其原始形狀。根據聚合物的不同,該材料可能會在各種溫度設置下進行各種配置。3D 列印技術用於數位SMB,用於精確設計具有不同特性的SMP的位置、幾何形狀以及混合和固化比率,例如玻璃過渡或晶體熔化過渡溫度。毛一奇等人利用這一技術開發出各種數位SMP鉸鏈,其預製熱力學和形狀記憶特性各不相同,並嫁接到不靈活、非活性材料上。因此,研究人員能夠產生一個自摺疊樣品,可以摺疊而不干擾自己,甚至聯鎖,形成一個更持久的結構。其中一個專案是像USPS郵箱這樣的自摺疊盒。

    Qi Ge等人從成分中創建了具有可變橡膠模組和玻璃過渡溫度的數位SMP,其故障應變率比傳統可列印材料高出 300%。這使得他們能夠開發一個多材料抓手,可以抓住和釋放一個物體基於溫度。厚接頭由SMB形成,以增強強度,而微搖動器尖端可以獨立設計,以適應過境物體的安全觸摸。

    壓力放鬆

    在 4D 列印中,應力放鬆是一個在材料內部變得存儲的張力下生成材料組裝的過程。此應力稍後可以釋放,從而改變材料的整體形式。

    熱光反應聚合物

    這種類型的聚合物驅動可以描述為照片誘發的壓力放鬆。

    通過將所需的彎曲接縫暴露在明亮的光線集中條中,該方法利用了溫度驅動的聚合物彎曲。這些彎曲的接縫在壓力下列印,但直到暴露在光線下才變形。明亮的光線傳遞的熱量是產生材料彎曲的活性劑。該物質由化學光反應聚合物組成。與光啟動器混合的聚合物混合物用於在這些化合物中形成無定形的、共價的交叉連接聚合物。這種材料被塑造成床單,並垂直於所需的彎曲摺疊在張力。

    然後,該物質受到指定波長的光,當 光啟動器 被消耗時,剩餘的混合物聚合,導致照片誘導應激放鬆。要創建特定的彎曲模式,暴露在光線下的材料部分可以通過模具進行控制。執行此過程的多個週期也是可行的,每個週期具有不同的材料樣本和不同的裝載情況或模具掩蔽。最終形式將由每個反覆運算的順序和結果決定。

    當前應用程式

    A picture containing calendar Description automatically generated

    苗和他的 同事 A、B和C部分顯示大豆腳手架上的細胞增殖與其他材料有關。D部分描繪了大豆腳手架內不同濃度灌裝物上的細胞增殖。

    生物醫學

    喬治華盛頓大學研究小組由張立傑博士開發出一種新型的4D列印、可光治癒的液體樹脂。這種樹脂由生物相容的可持續大豆油非氧化丙烯酸分子構成。這種樹脂加入一組生物相容的3D列印聚合物。這種材料的鐳射3D列印樣品受到溫度變化,從-18 °C到37°C不等,並完全恢復了原來的形狀。這種材料的印刷腳手架被證明是人類骨髓中性幹細胞(hMSCs)生長的有效基礎。這種材料的巨大形狀記憶效應和生物相容性使研究人員認為,這將顯著促進生物醫學腳手架的產生。這是研究植物油聚合物作為液體樹脂在生物醫學應用中製造的第一批研究之一。

    列昂尼德·約諾夫(拜羅伊特大學)的研究小組發現了一種革命性的方法,用於列印變形的生物相容/可生物降解水凝膠和活細胞。該方法實現了空心自摺疊管的高解析度製造,對空心自摺疊管的寬度和外層具有無與倫比的控制。 使用 兩種不同的生物聚合物(藻酸和透明質酸)和小鼠骨髓頻閃細胞,可以說明該方法的適應性。使用列印和列印後條件,使平均內部管直徑低至20米,這與最小的血液動脈的直徑相當,目前尚無法通過任何已知的生物列印技術實現。建議的4D生物列印技術對列印細胞的生存能力沒有負面影響,自摺疊的水凝膠管支持細胞存活至少7天,而不會失去活力。因此,目前的 4D 生物列印技術能夠創建具有可調諧功能和回應能力的動態可重新配置設計,這些設計以選擇適當的材料和細胞為指導

    可能的應用程式

    現有的技術/技術有可能被採用和適應4D列印。

    細胞牽引力

    細胞牽引力 (CTF) 是一種技術,允許活細胞摺疊並移動微結構到所需的形狀。這是可行的,由作用素聚合和細胞內的電工蛋白相互作用引起的收縮。CTF調節傷口癒合、 血管生成、轉移和自然過程中的炎症。竹口等人將細胞植入兩個微板之間,當玻璃結構被移除時,細胞縮小了間隙,開始自我摺疊。利用這項技術,研究人員能夠製造出類似容器的幾何形狀以及高輸送量的多德卡赫德龍。有猜測,使用這種細胞折紙方法將導致設計和列印一個充滿細胞的結構,可以複製其非合成對應后,列印過程完成。

    電氣和磁性智慧材料

    當今的電氣敏感材料會根據外部電場的強度和/或方向改變尺寸和形狀。聚氨酯和多熱管(PPy)是優秀的導電材料,可以摻雜四氟化物收縮和擴大,以響應電刺激。由這些材料組成的機器人被程式設計為通過應用3V電脈衝移動5秒,導致一條腿伸展,然後去除刺激10秒,這導致另一條腿向前移動。根據對碳納米管的研究,這種碳納米管具有生物相容性和極強的導電性,由碳納米管和形狀記憶標本組成的複合材料比單個標本表現出更強的導電性和電活性反應速度。磁性反應鐵凝膠在暴露在高磁場時收縮,使其在藥物和細胞輸送中很有用。碳納米管和磁響應粒子的組合已被生物列印,用於促進細胞生長和粘附,同時保持高電導率。

    商業和運輸

    Skylar Tibbits 詳細闡述了 4D 列印材料作為可程式設計物品的潛在用途,這些物品可以適應特定環境,並回應身體或環境的溫度、濕度、壓力和聲音等方面。Tibbits 還強調了 4D 列印對於航運應用程式的好處,指出它將允許將內容打包平,然後通過簡單的刺激啟動其指定的形狀。此外,還有4D列印貨物集裝箱對過境部隊作出反應,以公平分配貨物的前景。可以想像,4D 列印材料在故障后能夠自行修復。這些材料將能夠自行組裝,因此可以簡單回收其成分。

    [結束第 1 章]

    See also

    Four-dimensional product

    Responsive architecture

    References

    Tibbits, Skylar (2014-01-01). 4D Printing: Multi-Material Shape Change. Architectural Design. 84 (1): 116–121. doi:10.1002/ad.1710. ISSN 1554-2769.

    Ge, Qi; Dunn, Conner K.; Qi, H. Jerry; Dunn, Martin L. (2014-01-01). Active origami by 4D printing. Smart Materials and Structures. 23 (9): 094007. Bibcode:2014SMaS...23i4007G. doi:10.1088/0964-1726/23/9/094007. ISSN 0964-1726.

    Ge, Qi; Sakhaei, Amir Hosein; Lee, Howon; Dunn, Conner K.; Fang, Nicholas X.; Dunn, Martin L. (2016-08-08). Multimaterial 4D Printing with Tailorable Shape Memory Polymers. Scientific Reports. 6 (1): 31110. Bibcode:2016NatSR...631110G. doi:10.1038/srep31110. ISSN 2045-2322. PMC 4976324. PMID 27499417.

    Li, Yi-Chen; Zhang, Yu Shrike; Akpek, Ali; Shin, Su Ryon; Khademhosseini, Ali (2017-01-01). 4D bioprinting: the next-generation technology for biofabrication enabled by stimuli-responsive materials. Biofabrication. 9 (1): 012001. Bibcode:2017BioFa...9a2001L. doi:10.1088/1758-5090/9/1/012001. ISSN 1758-5090. PMID 27910820.

    Sydney Gladman, A.; Matsumoto, Elisabetta A.; Nuzzo, Ralph G.; Mahadevan, L.; Lewis, Jennifer A. (2016-04-01). Biomimetic 4D printing. Nature Materials. 15 (4): 413–418. Bibcode:2016NatMa..15..413S. doi:10.1038/nmat4544. ISSN 1476-1122. PMID 26808461.

    Ge, Qi; Qi, H. Jerry; Dunn, Martin L. (2013-09-23). Active materials by four-dimension printing. Applied Physics Letters. 103 (13): 131901. Bibcode:2013ApPhL.103m1901G. doi:10.1063/1.4819837. ISSN 0003-6951.

    Atwell, B.J.; Kriedemann, P.E.; Turnbull, C.G.N. (1999). Plants in Action: Adaptation in Nature, Performance in Cultivation. Australia: South Yarra : MacMillan Education Australia. (page needed). ISBN 978-0732944391.

    Jain, Kamiya; Vedarajan, Raman; Watanabe, Masaki; Ishikiriyama, Mamoru; Matsumi, Noriyoshi (2015-09-22). Tunable LCST behavior of poly(N-isopropylacrylamide/ionic liquid) copolymers. Polymer Chemistry. 6 (38): 6819. doi:10.1039/C5PY00998G. ISSN 1759-9962.

    Bakarich, Shannon E.; Gorkin III, Robert; in het Panhuis, Marc; Spinks, Geoffrey M. (April 2015). 4D Printing with Mechanically Robust, Thermally Actuating Hydrogels. Macromolecular Rapid Communications. 36 (12): 1211–7. doi:10.1002/marc.201500079. PMID 25864515.

    Wu, Jiangtao; Yuan, Chao; Ding, Zhen; Isakov, Michael; Mao, Yiqi; Wang, Tiejun; Dunn, Martin L.; Qi, H. Jerry (2016-04-13). Multi-shape active composites by 3D printing of digital shape memory polymers. Scientific Reports. 6 (1): 24224. Bibcode:2016NatSR...624224W. doi:10.1038/srep24224. ISSN 2045-2322. PMC 4829848. PMID 27071543.

    Mao, Yiqi; Yu, Kai; Isakov, Michael S.; Wu, Jiangtao; Dunn, Martin L.; Qi, H. Jerry (2015-09-08). Sequential Self-Folding Structures by 3D Printed Digital Shape Memory Polymers. Scientific Reports. 5 (1): 13616. Bibcode:2015NatSR...513616M. doi:10.1038/srep13616. ISSN 2045-2322. PMC 4562068. PMID 26346202.

    Ryu, Jennie; D'Amato, Matteo; Cui, Xiaodong; Long, Kevin N.; Qi, H. Jerry; Dunn, Martin L. (2012). Photo-origami—Bending and folding polymers with light. Applied Physics Letters. 100 (16): 161908. Bibcode:2012ApPhL.100p1908R. doi:10.1063/1.3700719.

    Miao, Shida; Zhu, Wei; Castro, Nathan J.; Nowicki, Margaret; cui, Haitao; Zhou, Xuan; Fisher, John; Zhang, Lijie Grace (2 June 2016). 4D Printing Smart Biomedical Scaffolds with Novel Soybean Oil Epoxidized Acrylate. Scientific

    Enjoying the preview?
    Page 1 of 1