康涅狄格大學(xué)孫陸逸教授：高分子材料4D打印 - 技術(shù)、材料與展望

來源：高分子科技

自2013年增材制造技術(shù)首次出現(xiàn)四維(4D)打印概念以來，全世界的研究人員都對(duì)其產(chǎn)生了極大的興趣。4D打印通過給靜態(tài)打印結(jié)構(gòu)賦予動(dòng)態(tài)屬性，并可以隨著時(shí)間的推移而改變，從而可以將材料的3D打印加工拓展到復(fù)雜幾何形狀之外。在熱、光、pH、水分、電和磁場(chǎng)等各種刺激下，打印物體的形狀和/或?qū)傩詴?huì)發(fā)生變化，這些變化可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)計(jì)且可以進(jìn)行控制。4D打印可以通過結(jié)合時(shí)間維度創(chuàng)建可變和可控的幾何圖形。近年來，隨著智能材料和新型打印方法的快速發(fā)展，大大擴(kuò)大了4D打印的范圍。

近日，康涅狄格大學(xué)孫陸逸教授聯(lián)合鄭州大學(xué)、日本山形大學(xué)、蘭州大學(xué)、康涅狄格大學(xué)的相關(guān)研究人員，在《Progress in Polymer Science》上發(fā)表了關(guān)于高分子材料在4D打印領(lǐng)域的新技術(shù)、新材料及新進(jìn)展的綜述文章，對(duì)于高分子智能材料在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、所面臨的的困難及挑戰(zhàn)進(jìn)行了分類討論，并展望了未來的發(fā)展方向。該綜述為高分子材料在4D打印領(lǐng)域的研究與應(yīng)用提供了依據(jù)與參考。

綜述按照4D打印的主要方法：FDM、DIW、SLA、DLP、SLS對(duì)高分子材料的4D打印材料，以及相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，歸納了目前最具有代表性的打印方法、材料及應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)2013-2020年在高分子材料在4D打印領(lǐng)域發(fā)表的論文進(jìn)行了歸納統(tǒng)計(jì)。

Figure 1. (a) Brief comparison of 3D and 4D printing. (b) Representative printing methods, external stimuli, printable polymeric materials, and applications of 4D printing.

Figure 2. (a) Statistics for the number of papers on 4D printing and 4D printing of polymers published from 2013 to 2020. (b) Radar chart of the number of articles related to 4D printing of polymeric materials in different disciplines from 2013 to 2020 (data source: Web of Science, searched using “4D printing” AND “polymer” as keywords, data collected on May 8, 2021).

文章第一作者是鄭州大學(xué)付鵬副教授，通訊作者為鄭州大學(xué)付鵬副教授、山形大學(xué)宮瑾教授、蘭州大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院范增杰教授，以及康涅狄格大學(xué)孫陸逸教授。

論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2022.101506