一组研究人员佐治亚理工学院新加坡科技与设计大学(SUTD)已经证明，3D打印技术可以用于创建复杂的自折叠结构。
这个图像显示了折叠的盒子，它旨在模拟一个邮政邮件。折叠是在一个装有温水的水箱中完成的，以提供对材料的均匀加热。欧洲杯足球竞彩(来源:气实验室)
研究人员使用了由智能形状记忆材料组成的组件，这些材料对热有不同的反应。欧洲杯足球竞彩
该团队展示的4D技术可以应用于3D结构，这些结构能够将组件按顺序折叠，这些组件被卷起来或压平成一个管状，以供运输。
这些组件可以对诸如湿度、温度或光线等刺激做出反应，因此它们可以用于生产可展开的医疗设备、玩具、空间结构、机器人和几种类型的结构。
在这项研究中，研究小组选择了智能形状记忆聚合物(SMPs)，这种聚合物能够记住一种形状，并在均匀加热的作用下转变为另一种规定的形状。
通过在整个3D对象中以编程模式打印欧洲杯足球竞彩许多具有不同动态力学性能的材料，可以在一段时间内按受控顺序生产出具有形状变化能力的对象。
在加热这些组件时，每个SMP以不同的速度和时间反应，以改变其形状。通过记录这些变化所花费的时间，3D对象就有可能被设计成自组装。这些自组装结构是由含有不同数量smp的3D打印模式制成的。
3D打印机是用来打印图案的。由图案形成的平面组件对相同的刺激有不同的时间反应。以前的技术需要在平面组件的预定义位置施加不同程度的热量，以刺激形状的改变。
之前，为了创建连续的形状变化组件，需要在组件的特定区域放置多个加热器，然后控制单个加热器的开关时间。这种早期的方法本质上需要在空间和时间上控制整个组件的热量，而且非常复杂。我们改变了这种方法，使用了一个更容易应用的空间均匀温度，然后利用不同材料的能力，通过分子设计来内部控制它们的形状变化速率。欧洲杯足球竞彩
Jerry Qi是佐治亚理工学院George W. Woodruff机械工程学院的教授
研究人员用不同的例子说明了他们的方法。一个例子是一种特殊的机构，它可以从一个扁平的长条转换成一个锁定的模式，它的一端可以通过钥匙孔控制弯曲和穿线。另一个例子是一张平板，它可以自我折叠成一个由连锁襟翼组成的3D盒子。这两个例子和其他例子都需要对结构各部分的自折叠步骤进行精确的控制，以防止在折叠过程中部件发生碰撞。
我们已经开发了3D打印智能聚合物的能力，并将多达10种不同的材料精确集成到一个3D结构中。欧洲杯足球竞彩我们现在正在扩展数字smp的概念，使smp的打印具有动态力学性能，在3D空间中不断变化。
新加坡科技与设计大学(Singapore University of Technology and Design)教授马丁·l·邓恩(Martin L. Dunn)说
通过配对有限元模拟，该团队预测了3D打印组件的响应。这些成分是由市场上两种不同smp的不同比例制成的。研究人员建立了一个简化的降阶模型，以快速而准确地说明自折叠过程背后的物理原理。
自折叠的一个重要方面是对自碰撞的管理，即折叠结构的不同部分接触，然后阻止进一步的折叠。发展了一个度量来预测碰撞，并与降阶模型一起使用来设计自折叠结构，将自己锁定到稳定的期望配置。
研究小组希望这项新技术能应用于许多领域，例如能够改变形状并从巡航任务转变为潜水任务的无人飞行器。另一个可能的应用是3D部件，这些部件可以卷成管状或为了便于运输而平折，但稍后会恢复到预定的3D形状以供使用。
这项研究发表在9月8日出版的《自然》杂志的《科学报告》上。
参与这项研究的其他人包括合著者Yiqi Mao，以及另外三名佐治亚理工学院的合作者:Kai Yu, Michael Isakov和Jiangtao Wu。
美国空军科学研究办公室、美国国家科学基金会和新加坡国家研究基金会通过SUTD DManD中心资助了研究工作。欧洲杯线上买球
参考文献