俄勒冈州立大学 开发了一种 3D 打印方法，可用于生产可变形材料。这些被称为液晶弹性体（LCE）的材料可以在机器人、医学和能源技术等领域具有广泛的应用。
液晶弹性体是弱交联的聚合物网络，可以响应热量等外部刺激，储存或释放机械能。
“LCE 基本上是软电机，”机械工程助理教授罗奇说。 “与普通电机不同，它们很柔软，因此非常适合我们天生柔软的身体。因此，它们可以用作植入式医疗设备，例如，在目标位置输送药物，作为目标区域手术的支架，或作为帮助治疗失禁的尿道植入物。”
这些材料生产的关键挑战之一是分子的精确排列，因为这直接影响它们的形状变化特性。通过在数字光处理 (DLP)（一种 3D 打印技术）过程中使用磁场，研究人员能够优化分子排列。在 DLP 中，光固化液体树脂具有高精度，能够生产复杂的形状。
“结合 LCE 的灵活机器人可以探索不安全或不适合人类前往的区域，”他说。 “它们还被证明在航空航天领域作为自动化系统的执行器具有前景，例如深空抓斗、雷达部署或外星探索。”
除了形状可变性之外，LCE 的机械阻尼特性也在进一步的研究中进行了研究。使用直接喷墨打印（另一种增材制造方法），该团队能够开发出能够有效吸收不同负载率下振动的减震器。此类系统可用于汽车、建筑物或桥梁以减少机械应力。
“排列分子是释放 LCE 全部潜力并使其能够用于先进功能应用的关键，”Roach 说。 “我们的工作为创造以有用的方式响应刺激的先进材料开辟了新的可能性，可能会导致多个领域的创新。”
研究结果发表在《先进材料》和《先进工程材料》上，表明液晶弹性体可以通过 3D 打印方法用于各种先进应用。该研究得到了美国国家科学基金会和空军科学研究办公室的支持，显示出在材料开发方面设定新标准的潜力。
