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微波激发水蜜桃浆混合凝胶风味变化的4D打印研究
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作者 杨会东 牛犇 +7 位作者 刘瑞玲 房祥军 邵兴锋 吴伟杰 王冠楠 沈超怡 郜海燕 陈慧芝 《食品与发酵工业》 北大核心 2026年第1期251-260,共10页
4D打印作为3D打印技术的延伸,能够实现打印食材品质动态的变化。该研究利用水蜜桃浆、β-环糊精及蔗糖脂肪酸酯制备微胶囊,再将微胶囊、马铃薯粉、果胶和葡萄糖复配构建出打印凝胶体系。研究结果显示,在马铃薯粉占比达到39%(质量分数)... 4D打印作为3D打印技术的延伸,能够实现打印食材品质动态的变化。该研究利用水蜜桃浆、β-环糊精及蔗糖脂肪酸酯制备微胶囊,再将微胶囊、马铃薯粉、果胶和葡萄糖复配构建出打印凝胶体系。研究结果显示,在马铃薯粉占比达到39%(质量分数)的情况下,凝胶体系的流动性表现优异,且打印效果最佳;在适当微波处理下,随着微波处理时间的延长,打印体系的品质呈现先提高后下降的趋势,处理1.0 min的凝胶质构特性优异,其硬度和胶着性分别为15.55 N和424.14,综合评分最佳为86.4;不同微波处理时间处理下的打印体系整体呈现较小的风味差异,包裹水蜜桃浆的微胶囊随着微波处理逐渐释放芳香型挥发性物质。当微波处理1.5 min时,产生了刺激性挥发性风味物质,给打印凝胶风味带来了负面影响。 展开更多
关键词 水蜜桃浆混合凝胶 4d打印 微波 微胶囊 风味变化
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4D打印力学超材料及其在航空航天领域的应用
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作者 宋学昊 曾成均 +2 位作者 刘立武 刘彦菊 冷劲松 《航空制造技术》 北大核心 2026年第1期71-86,共16页
4D打印力学超材料作为一类具有智能响应特性的结构材料,通过可编程微观结构和多材料复合设计,实现了对力学性能的动态调控与环境适应能力。4D打印力学超材料在性能维度上展现出独特优势,但在航空航天复杂服役环境中的工程化应用仍面临... 4D打印力学超材料作为一类具有智能响应特性的结构材料,通过可编程微观结构和多材料复合设计,实现了对力学性能的动态调控与环境适应能力。4D打印力学超材料在性能维度上展现出独特优势,但在航空航天复杂服役环境中的工程化应用仍面临诸多挑战。本文梳理了4D打印力学超材料在航空航天领域的应用现状与研究进展,阐述了4D打印的基本概念、力学超材料的基本概念、4D打印力学超材料的研究进展及在航空航天领域的应用,指出当前面临的多尺度制造精度、复杂结构实现及性能稳定性等科学与技术挑战,并展望了未来在高性能智能材料开发、计算模拟与优化设计方法等方面的研究重点,揭示了4D打印力学超材料的跨学科性质。4D打印力学超材料有望推动航空航天技术向高效能、高可靠性和智能化方向发展,为相关领域的技术创新提供重要支撑。 展开更多
关键词 4d打印 力学超材料 可编程 航空航天 形状记忆聚合物
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4D打印PETG吸能结构的力学与可重复吸能性能
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作者 邓壮壮 包骥 +3 位作者 刘世豪 付丽荣 汪洪峰 邱娜 《工程塑料应用》 北大核心 2026年第2期45-54,共10页
针对传统吸能结构在轻量化与可重复使用方面的局限性,本研究旨在探索4D打印形状记忆聚合物在可重复吸能结构中的应用潜力。采用聚对苯二甲酸乙二酯-1,4-环己烷二甲酯(PETG)作为打印材料,构建基于三周期极小曲面(TPMS)拓扑的晶格结构,并... 针对传统吸能结构在轻量化与可重复使用方面的局限性,本研究旨在探索4D打印形状记忆聚合物在可重复吸能结构中的应用潜力。采用聚对苯二甲酸乙二酯-1,4-环己烷二甲酯(PETG)作为打印材料,构建基于三周期极小曲面(TPMS)拓扑的晶格结构,并利用其形状记忆效应实现结构的可编程形变与恢复。通过准静态轴向压缩试验结合ABAQUS/Explicit有限元分析,在一定结构参数及热刺激条件下系统评估了不同TPMS类型[Schwarz(P)和Gyroid(G)]对4D打印PETG吸能性能及循环稳定性的影响。结果表明,4D打印TPMS结构在压缩过程中表现出典型的能量耗散规律。G晶格的吸收能量为223.6 J,在连续4次加载循环后,其可重复使用指标仍保持在62%,高于P晶格的48%。进一步研究显示,采用G晶格填充的方管结构(GS结构)在准静态压缩下的比吸收能量达到7.25 J/g,与G晶格相比提升47%,且其冲击效率达到0.96,优于其他结构形式。实验与仿真结果吻合良好,表明PETG基TPMS晶格在首次加载-卸载循环中能够维持稳定的能量吸收行为,并依靠形状记忆效应显著恢复宏观形状。研究结论表明,结合PETG智能材料与TPMS拓扑的4D打印结构具备较高的能量吸收能力、良好的循环稳定性以及可恢复形变特性,为多次使用场景下的轻质吸能结构设计提供了有效的技术途径。 展开更多
关键词 4d打印 三周期极小曲面(TPMS) 聚对苯二甲酸乙二酯-1 4-环己烷二甲酯(PETG) 力学性能 可重复吸能
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4D打印技术在骨组织工程中的研究进展
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作者 王培煜 石雅茹 +1 位作者 孙一帆 徐晓薇 《口腔疾病防治》 2026年第1期75-85,共11页
骨缺损的修复依赖于动态的成骨微环境。传统3D打印构建的静态支架因结构固定、活性因子释放不可控及血管再生较难等问题无法模拟骨缺损修复过程中微环境变化规律,如何突破这种静态支架的局限性,实现对成骨微环境的智能、动态调控,是当... 骨缺损的修复依赖于动态的成骨微环境。传统3D打印构建的静态支架因结构固定、活性因子释放不可控及血管再生较难等问题无法模拟骨缺损修复过程中微环境变化规律,如何突破这种静态支架的局限性,实现对成骨微环境的智能、动态调控,是当前骨组织工程领域的关键科学问题。4D打印技术将骨修复材料的动态响应能力与智能设计理念相结合,通过响应内、外源性刺激,调控支架微观与宏观结构,并通过功能化设计,发挥药物递送、抗菌等功能,提供更优良的成骨微环境,为骨组织工程提供了新的方法。但是,该技术目前存在动态响应材料设计困难、打印技术精度不足、多刺激响应体系与骨组织代谢节律不匹配及复合支架功能化不足等问题。未来的研究应聚焦于开发具有优异动态响应能力及生物活性的智能响应材料、创造新型打印技术和设计个性化、精准化的骨修复方案等。本文旨在从材料种类、响应机制及应用三个方面综述骨组织工程4D打印的研究现状,为未来功能性骨修复材料的开发与临床转化提供理论依据。 展开更多
关键词 4d打印 骨缺损修复 动态响应能力 智能设计 支架材料 成骨微环境 功能化设计 个性化设计
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4D打印领域全球专利布局与技术热点分析
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作者 陈敦奎 涂文艳 李诗玮 《塑料工业》 北大核心 2026年第1期16-22,共7页
4D打印融合了增材制造技术与智能形状记忆材料,具备实现结构可控动态响应的能力,已在多个前沿领域展现出重要的应用潜力。本文基于全球专利数据库对4D打印领域的专利布局情况进行了系统梳理与分析,研究内容涵盖全球及中国专利申请趋势,... 4D打印融合了增材制造技术与智能形状记忆材料,具备实现结构可控动态响应的能力,已在多个前沿领域展现出重要的应用潜力。本文基于全球专利数据库对4D打印领域的专利布局情况进行了系统梳理与分析,研究内容涵盖全球及中国专利申请趋势,主要专利来源国与布局区域分布,核心专利申请人以及专利技术主题分布,旨在揭示该领域的全球技术布局特征与发展态势。截至2025年8月29日,共检索获得4D打印全球专利2958件。专利分析结果表明,自2015年起,中国4D打印专利申请量快速增长,以1386件专利申请居全球首位,其中有效专利占比为43.4%;中国专利布局区域相对集中,国内申请占比达90.8%;植入式医疗器械领域企业正在积极展开4D打印专利布局,国内专利申请人中高校占据主导地位,但同时医疗、航空航天、材料、软件开发等多个领域的国内企业正逐步加入竞争行列;从专利技术主题分布来看,涉及塑料材料成型的专利数量最多,专利技术标引分析结果显示选择性激光烧结/熔融和形状记忆合金分别为研究热度最高的4D打印成型工艺和材料。 展开更多
关键词 4d打印 增材制造 形状记忆材料 刺激响应 专利分析
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乳酸菌发酵诱导水蜜桃浆凝胶体系自发变色的4D打印研究 被引量:4
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作者 王岩 牛犇 +5 位作者 王冠楠 房祥军 刘瑞玲 吴伟杰 陈慧芝 郜海燕 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第8期143-150,共8页
为拓宽食品的4D打印品类,推动食品4D打印技术发展,将水蜜桃浆与马铃薯粉、黄原胶、海藻酸钠复配成适合打印的凝胶体系,添加天然花青素和乳酸菌构建4D打印凝胶体系,研究乳酸菌发酵诱导的水蜜桃浆凝胶体系自发变色和品质变化。结果表明,... 为拓宽食品的4D打印品类,推动食品4D打印技术发展,将水蜜桃浆与马铃薯粉、黄原胶、海藻酸钠复配成适合打印的凝胶体系,添加天然花青素和乳酸菌构建4D打印凝胶体系,研究乳酸菌发酵诱导的水蜜桃浆凝胶体系自发变色和品质变化。结果表明,当马铃薯粉的添加量为25%(质量分数)时,打印凝胶体系具有良好的流动性和支撑性能;随着发酵时间的延长,4D打印凝胶体系的乳酸菌数量大量增长、霉菌生长受到一定抑制;乳酸菌的生长引起打印物pH值降低约1.8,导致打印物中花青素的颜色从紫色变为红色,发酵12 h的ΔE值为15.2;此外,打印物的质构特性(如硬度、弹性、胶着性和回复性)随发酵时间的延长而出现小幅度增加,这与发酵过程中乳酸菌数量的动态变化和水分的变化(水分质量分数降低5.2%)相关。 展开更多
关键词 水蜜桃浆凝胶 4d打印 乳酸菌发酵 自发变色 花青素
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4D打印形状记忆聚合物的研究现状分析
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作者 刘建仁 刘瑜瑾 《机电技术》 2025年第4期13-16,共4页
4D打印是在3D打印基础上,应用一种或多种对刺激具有响应的智能材料在相应的刺激下改变其形态、性能及功能,以满足多种需求。文章重点分析了4D打印用形状记忆聚合物及其应用的研究现状以及3D打印对形状记忆聚合物影响的最新研究进展,为... 4D打印是在3D打印基础上,应用一种或多种对刺激具有响应的智能材料在相应的刺激下改变其形态、性能及功能,以满足多种需求。文章重点分析了4D打印用形状记忆聚合物及其应用的研究现状以及3D打印对形状记忆聚合物影响的最新研究进展,为该项技术的发展提供了理论及应用参考价值。 展开更多
关键词 4d打印 形状记忆 聚合物 智能材料
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食品4D打印技术在食品工业中的应用进展 被引量:3
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作者 童强 肖帅磊 +2 位作者 毕野 吴豪 董秀萍 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2025年第1期424-430,共7页
4D打印技术作为在3D打印的基础上增加了“时间”这个维度的新兴打印技术,不仅可以在三维空间内构建复杂结构,还能通过材料的预设形变来实现打印物体的自我组装和形态变化。4D打印技术作为新一代的增材制造技术,因演变过程完全可预测、... 4D打印技术作为在3D打印的基础上增加了“时间”这个维度的新兴打印技术,不仅可以在三维空间内构建复杂结构,还能通过材料的预设形变来实现打印物体的自我组装和形态变化。4D打印技术作为新一代的增材制造技术,因演变过程完全可预测、可设计和可控制的特点,其潜力和影响力正在不断扩大。近年来,4D打印技术在现代食品加工领域也得到了广泛的研究和应用,通过4D打印实现食品结构、营养成分、口感等特性的精准控制。本文综述了食品4D打印技术原理、要素及优势,分析了食品4D打印在现代食品加工领域中的应用进展,包括4D打印材料特性、外界刺激等方面,并重点探讨了4D打印智能食品的微观结构控制与口感之间的关系,最后展望了食品4D打印技术发展趋势和挑战,旨在为现代食品加工领域提供参考借鉴。 展开更多
关键词 4d打印 增材制造 食品加工 外界刺激 微结构控制
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4D打印PLA和CF/PLA蜂窝结构参数对形状记忆性能的影响 被引量:4
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作者 张宪超 刘少岗 +2 位作者 王鹏飞 王心悦 邱丹丹 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第3期112-117,126,共7页
随着3D打印技术的完善及其与智能材料和智能结构的合理结合,4D打印技术快速发展,4D打印形状记忆聚合物智能结构已成为工程研究的前沿。其中,蜂窝结构以其轻质高强、隔热缓冲等优势,广泛应用于航空航天、建筑、汽车等领域。将蜂窝机械结... 随着3D打印技术的完善及其与智能材料和智能结构的合理结合,4D打印技术快速发展,4D打印形状记忆聚合物智能结构已成为工程研究的前沿。其中,蜂窝结构以其轻质高强、隔热缓冲等优势,广泛应用于航空航天、建筑、汽车等领域。将蜂窝机械结构与熔融沉积成型(FDM)3D打印工艺相结合,通过4D打印制备聚乳酸(PLA)以及碳纤维增强聚乳酸(CF/PLA)蜂窝结构样件,对样件实施弯曲变形,探索蜂窝结构参数对两种样件形状记忆性能的影响。结果表明,样件弯曲变形时,应力施加在蜂窝结构的不同位置会使形状恢复率相差约8%,形状恢复时间相差8~10 s;随着蜂窝结构胞元壁厚的降低,形状恢复率逐渐增大,形状恢复时间逐渐减少;弯曲变形程度的增大导致形状恢复率降低,形状恢复时间增加;随蜂窝胞元角度增加,形状恢复率先升高后降低,形状恢复时间先减少后增加,且当胞元角度为60°时形状恢复性能最好;在相同条件下PLA的形状恢复率比CF/PLA更高,但CF/PLA形状恢复时间相较于PLA更短。上述结果为进一步探索PLA蜂窝智能结构与3D打印技术的结合以及PLA材料4D打印的深入研究提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 4d打印 蜂窝结构 聚乳酸 碳纤维增强聚乳酸 形状记忆 形状恢复率
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4D打印形状记忆聚合物的研究进展 被引量:1
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作者 刘灏 陈思敏 +4 位作者 余创 李承娣 陈枭 洪浩群 黎帅 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第6期161-169,共9页
形状记忆聚合物(SMP)是一类重要的智能材料,SMP与3D打印技术的结合赋予了4D打印智能结构可调控的变形行为和独特的智能功能。首先概述了SMP常用的4D打印技术,包括熔融沉积成型、立体光固化成型、墨水直写成型、数字光处理成型和选择性... 形状记忆聚合物(SMP)是一类重要的智能材料,SMP与3D打印技术的结合赋予了4D打印智能结构可调控的变形行为和独特的智能功能。首先概述了SMP常用的4D打印技术,包括熔融沉积成型、立体光固化成型、墨水直写成型、数字光处理成型和选择性激光烧结,并分析讨论了4D打印中涉及的形状记忆效应。然后,根据刺激响应类型如热、光、电、磁、湿度/溶剂等,着重介绍了4D打印SMP的研究进展。未来,除了要提高3D打印设备的精度与3D打印制品的强度,更应该将智能变形与光、磁、电学等特性有机结合以开发高性能多重刺激响应SMP器件。 展开更多
关键词 4d打印 智能材料 形状记忆聚合物 形状记忆效应 刺激响应类型
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4D打印技术在医药领域中的研究进展
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作者 赵佳婧 洪晓轩 +6 位作者 韩晓璐 李聪慧 张慧 刘楠 杨帆 王增明 郑爱萍 《药学学报》 北大核心 2025年第8期2475-2485,共11页
4D打印技术作为增材制造领域的一次革命性突破,不仅继承了3D打印的空间构建能力,更引入了时间维度,赋予打印物体动态变化的“生命力”。该技术通过智能响应性材料,使打印出的物体能够在温度、磁场,光照等条件下,发生预先编程的形状、性... 4D打印技术作为增材制造领域的一次革命性突破,不仅继承了3D打印的空间构建能力,更引入了时间维度,赋予打印物体动态变化的“生命力”。该技术通过智能响应性材料,使打印出的物体能够在温度、磁场,光照等条件下,发生预先编程的形状、性质或功能的改变,从而在医药研发和临床应用中展现出巨大的潜力和应用前景。在本文中,首先,对4D打印的智能材料进行了归纳汇总,详细介绍了物理化学方面的特性,并陈述了部分材料在相应环境刺激下的应用及优缺点;其次,综述了智能材料在组织工程、再生医学、药物输送等医药领域的创新应用;最后,探讨了4D打印技术在实际应用中所面临的挑战,展望了该技术在未来的发展方向及在不同领域中更为广泛的应用潜力。 展开更多
关键词 4d打印技术 智能响应性材料 形态变化 医药学应用 前景与挑战
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4D打印参数对TPU/PLA形态可控单元变形结果的影响
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作者 郭银强 李端玲 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第12期122-128,150,共8页
4D打印技术近年来在智能结构领域展现出巨大潜力,其通过工艺参数编程调控智能材料,以实现外部刺激下的单元可控变形。为系统探究4D打印关键工艺参数对多材料制备的单元模型变形调控的影响,基于熔融沉积成型工艺,本文以热塑性聚氨酯作为... 4D打印技术近年来在智能结构领域展现出巨大潜力,其通过工艺参数编程调控智能材料,以实现外部刺激下的单元可控变形。为系统探究4D打印关键工艺参数对多材料制备的单元模型变形调控的影响,基于熔融沉积成型工艺,本文以热塑性聚氨酯作为控制相,聚乳酸作为驱动相制备了形态可控单元。通过设计驱动相打印速度、打印平台温度、驱动相与控制相厚度比及控制相打印方向实验,结合热刺激响应下的动态变形过程,以单元变形角度及变形响应时间为评价指标,揭示了工艺参数对形态可控单元变形行为的影响规律。实验结果表明,驱动相打印速度的增加会促进预应力的累积,从而导致形态可控单元的变形角度增大,但其变形响应时间并未发生显著变化;随着打印平台温度的升高,聚乳酸材料更易发生应力松弛,致使残余应变能储备下降,形态可控单元的变形角度减小,同时层间结合更为致密,变形响应时间则相应延长。在驱动相与控制相厚度比小于1时,单元变形角度随厚度比的增大而增加,变形响应时间亦随之增长;在厚度比大于1时,继续增大厚度比反而会导致变形角度减小。此外,不同控制相的打印方向也可以影响形态可控单元的变形角度及变形方式。 展开更多
关键词 4d打印技术 聚乳酸 热塑性聚氨酯 熔融沉积成型 形态可控机构
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4D打印结构参数对负泊松比蜂窝结构PLA材料形状记忆性能的影响
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作者 张宪超 刘少岗 +2 位作者 王鹏飞 王心悦 邱丹丹 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第6期96-102,共7页
随着3D打印技术和智能材料的完善,使得4D打印技术快速发展。采用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚乳酸(PLA)和碳纤维增强聚乳酸复合材料(CF/PLA)负泊松比蜂窝结构工件,利用材料的热响应机制,使用模具对工件施加弯曲变形,然后通过改变结构单... 随着3D打印技术和智能材料的完善,使得4D打印技术快速发展。采用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚乳酸(PLA)和碳纤维增强聚乳酸复合材料(CF/PLA)负泊松比蜂窝结构工件,利用材料的热响应机制,使用模具对工件施加弯曲变形,然后通过改变结构单元的个数奇偶性排列、壁厚尺寸、角度以及工件弯曲变形程度,探索结构参数对工件形状记忆性能的影响规律,并进一步建立起结构参数与负泊松比蜂窝结构相对密度的关系,进而揭示负泊松比变化对工件4D形状记忆性能的影响规律。结果表明,结构单元奇偶个数的不同会导致弯曲变形点位置不同,进而导致形状记忆性能发生变化,当弯曲变形发生在负泊松比结构长边时,工件的形状恢复率较高,形状恢复速度较快;随着结构单元壁厚的增加,结构相对密度增大,负泊松比减小,导致工件形状恢复率降低,形状恢复时间也相应地延长;随着结构单元角度增加,工件的形状恢复率变化范围较小,但由于结构相对密度减小,负泊松比增大,形状恢复率依然表现出升高的趋势,形状恢复时间缩短;弯曲变形程度增大,导致工件形状恢复率降低,形状恢复所用时间增加。保持各结构参数不变的情况下,PLA的形状恢复率相较于CF/PLA更高,但形状恢复时间更长。 展开更多
关键词 4d打印 负泊松比 聚乳酸 碳纤维增强聚乳酸复合材料 形状恢复率 形状恢复时间
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4D打印参数对三层结构聚合物形状恢复性能的影响
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作者 王鹏飞 刘少岗 +1 位作者 张宪超 刘泽鹏 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第8期122-128,共7页
形状记忆聚合物(SMPs)是一种能够根据外界刺激而产生形变的智能材料,因其自适应、自修复特性而被广泛应用于4D打印中。通过4D打印技术对不同聚合物进行三层结构打印,分析了填充图案、弯曲程度以及打印速度3个参数对多层结构聚合物形状... 形状记忆聚合物(SMPs)是一种能够根据外界刺激而产生形变的智能材料,因其自适应、自修复特性而被广泛应用于4D打印中。通过4D打印技术对不同聚合物进行三层结构打印,分析了填充图案、弯曲程度以及打印速度3个参数对多层结构聚合物形状记忆性能的影响。用4D打印将模件打印出来进行弯曲恢复实验,将模件的形状恢复率作为评价标准。实验采用了T-P-T[即第一层为聚氨酯(TPU),第二层聚乳酸-碳纤维(PLA-CF),第三层为TPU]和PT-P(即第一层为PLA-CF,第二层TPU,第三层为PLA-CF)两种打印结构。结果表明,最外层材料很大程度上决定了打印件的形状恢复性能,随着夹层TPU层数的增加,模件P-T-P的形状恢复率呈逐渐增加的趋势,而模件T-P-T中夹层PLA-CF的层数超过10层后其形状恢复率开始出现下降的趋势;填充图案对打印模件形状恢复率的影响在于:填充图案为内六角时模件的形状恢复率最高,而填充图案为网格时模件的形状恢复率最低;随着弯曲程度的增加,两种打印模件T-P-T和P-T-P的形状恢复率都逐渐下降,弯曲程度由135°增加到180°时,打印模件P-T-P的形状恢复率下降最快,而三个弯曲角度(90°,135°,180°)下打印模件T-P-T的形状恢复率都在90%以上;P-T-P打印模件的形状恢复率随着打印速度的增大而减小,模件T-P-T的形状恢复率随着打印速度的增大呈现出先增大后减小的趋势;与T-P-T相比,打印参数对模件P-T-P形状恢复率的影响更大。上述结果对进一步分析三层结构与4D打印技术结合的深入研究提供了一定借鉴。 展开更多
关键词 形状记忆聚合物 4d打印 三层结构 形状恢复率 形状记忆性能
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4D打印温敏凝胶智能结构
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作者 蔡唯 王亚飞 丁振 《山东化工》 2025年第19期26-28,共3页
本文针对4D打印技术中快速响应与自主形变难以协同的挑战,提出了一种基于数字光处理(DLP)的温敏凝胶结构制造方法。通过开发温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚乙二醇二丙烯酸酯(PNIPAM-PEGDA)光固化墨水,结合微量化连续数字光处理系统改造... 本文针对4D打印技术中快速响应与自主形变难以协同的挑战,提出了一种基于数字光处理(DLP)的温敏凝胶结构制造方法。通过开发温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚乙二醇二丙烯酸酯(PNIPAM-PEGDA)光固化墨水,结合微量化连续数字光处理系统改造(材料用量从100 mL降至1 mL级)与几何预补偿策略(尺寸偏差率从10%降至4%),实现了多尺度结构的精准成型。实验表明,在40℃刺激下打印部件可实现17%的直径收缩与同步光学响应;梯度交联编程策略可赋予构件各向异性收缩特性,通过分层曝光策略构建的五角星结构,在90℃触发下9 s内完成平面至立体花瓣构型转变,并展现6.5 s室温复位能力。本研究建立了“材料设计-工艺调控-结构动态响应”的技术体系,有望为智能微流控、自适应医疗器件、软体机器人等应用提供理论支撑与创新制造方案。 展开更多
关键词 4d打印 温敏凝胶 数字光处理 智能形变
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4D打印及其关键技术 被引量:9
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作者 沈自才 夏彦 +2 位作者 丁义刚 赵春晴 杨艳斌 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期11-18,共8页
4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变,具有时间相关性、打印机无关性和可预测性,其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上,给出了4D打印的概念和组成要素,进而... 4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变,具有时间相关性、打印机无关性和可预测性,其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上,给出了4D打印的概念和组成要素,进而从打印结构形状变化的维度对4D打印进行了分类,同时对4D打印组成要素中的打印材料、激励机制和数学建模方法等关键技术进行了分析,最后指出4D打印技术的发展方向是将智能材料与3D打印相结合,将复杂结构简单化制造,利用其独特的自组装、自适应和自修复特性,实现在航天、深海、精确医疗等特殊服役环境和领域的自动化、智能化、个性化应用。 展开更多
关键词 4d打印 机制 关键技术 自组装 自适应 自修复
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4D打印技术在航空飞行器研制中的应用潜力 被引量:19
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作者 苏亚东 王向明 +3 位作者 吴斌 王福雨 汪嘉兴 邢本东 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期59-69,共11页
4D打印技术是最近一段时间快速发展的新兴增材制造技术,对飞机等航空航天装备的结构智能化发展具有重大前瞻性意义。本文论述了战斗机的发展及对多功能结构的需求,阐述了4D打印在实现飞机功能融合方面的重要作用;探讨了4D打印的定义、... 4D打印技术是最近一段时间快速发展的新兴增材制造技术,对飞机等航空航天装备的结构智能化发展具有重大前瞻性意义。本文论述了战斗机的发展及对多功能结构的需求,阐述了4D打印在实现飞机功能融合方面的重要作用;探讨了4D打印的定义、专用材料、工艺装备及结构构型特征;讨论了4D打印在航空飞行器智能变体结构、新一代热防护及新型隐身技术方面的应用潜力;给出了4D打印的技术成熟度提升、关键技术突破及学科融合方面的发展建议。 展开更多
关键词 4d打印 3d打印 增材制造 飞行器结构 变体飞机 隐身技术 热防护系统
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4D打印技术及其教育应用展望——兼论与“人工智能+教育”的融合 被引量:19
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作者 陈卫东 褚乐阳 +1 位作者 杨丽 叶新东 《远程教育杂志》 CSSCI 北大核心 2018年第1期27-38,共12页
作为第四次工业革命标志技术之一的4D打印技术,是增材制造领域的尖端技术。与当下3D打印技术相比,4D打印增加了时间维度,使打印产品能基于时间,接受特定外部刺激因子作用,实现自动形变、自动修复、自动组装。4D打印具有人本性、智能性... 作为第四次工业革命标志技术之一的4D打印技术,是增材制造领域的尖端技术。与当下3D打印技术相比,4D打印增加了时间维度,使打印产品能基于时间,接受特定外部刺激因子作用,实现自动形变、自动修复、自动组装。4D打印具有人本性、智能性、交互性、生态性和生成性等教育应用特性,可以为教学者或学习者打印个性化的教具、学具和玩具;同时,利用其自适应和自组装能力,可以重构智能化的学习空间,方便学习者进行协同编程,以培养信息时代所需要的编程素养。4D打印技术的教育应用,可以进一步深化和推动当下STEAM教育的跨学科教学,培养学习者的跨学科学习能力。未来教育是人与人工智能的协作,以人工智能为核心的新技术将与教学融合,成为下一个核心驱动力。4D打印也是人工智能在教育领域应用的重要形式,其具有的智慧属性,将更好地服务和支持未来教育,服务于面向未来的创新人才培养。 展开更多
关键词 4d打印 智能材料 教育应用 编程素养 STEAM教育 人工智能+教育
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4D打印技术研究与应用进展 被引量:10
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作者 赵先锋 汤朋飞 +2 位作者 史红艳 胡小龙 胡波 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期34-46,54,共14页
4D打印技术又称为可变特性快速成型技术,是一门结合材料、数学和增材制造等学科的技术。4D打印使用的材料是智能材料,所打印结构的形状、属性或功能在环境刺激下可以随着时间的推移而改变。利用4D打印技术自组装、自适应、自我修复的特... 4D打印技术又称为可变特性快速成型技术,是一门结合材料、数学和增材制造等学科的技术。4D打印使用的材料是智能材料,所打印结构的形状、属性或功能在环境刺激下可以随着时间的推移而改变。利用4D打印技术自组装、自适应、自我修复的特性,可以设计柔性化、个性化和智能化的结构。文中首先对4D打印技术进行了介绍,包括4D打印的特点、成型方式、使用的材料和变形的形式,接着阐述了4D打印技术的应用进展,最后探讨了4D打印技术存在的关键问题以及未来的发展方向。 展开更多
关键词 4d打印 研究 应用 进展
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4D打印复合软材料力学性能预测研究进展 被引量:4
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作者 赵先锋 汤朋飞 史红艳 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1651-1668,共18页
4D打印是一门新兴的制造技术,所打印结构的形状、属性或功能在外部环境的刺激下会随着时间的推移而变化。智能软物质材料由于变形大,激励响应机制多,响应速度快等特点被广泛使用于4D打印中,尤其是形状记忆水凝胶和形状记忆聚合物。目前... 4D打印是一门新兴的制造技术,所打印结构的形状、属性或功能在外部环境的刺激下会随着时间的推移而变化。智能软物质材料由于变形大,激励响应机制多,响应速度快等特点被广泛使用于4D打印中,尤其是形状记忆水凝胶和形状记忆聚合物。目前对复合软材料的刚度和弯曲形状的控制是4D打印在应用上的两个难题,建立4D打印复合结构的等效模量和曲率预测模型对复合软材料的力学性能的设计具有指导意义。本文对现有的4D打印复合结构的等效模量及弯曲曲率模型进行了概述,首先介绍了4D打印结构在静态和动态下的弹性模量预测模型,然后,重点综述了Stoney理论,Timoshenko理论和复合材料力学在复合软材料弯曲曲率建模上的应用。最后探讨了现有4D打印复合软材料力学预测模型存在的问题及主要发展的方向。 展开更多
关键词 4d打印 制造技术 复合软材料 等效模量 曲率 预测模型
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