方楠 - 混合3D打印液晶弹性体

受美国空军科学研究署资助，佐治亚理工学院的研究人员将激光辅助墨水直写和数字光固化技术结合，研发出一种混合3D打印系统，并制造出多种复杂结构液晶弹性体。

液晶弹性体具有可逆、可编程和快速的驱动特性，是4D打印的理想材料。受限于3D打印逐层沉积的特点，难以打印具有复杂三维结构的液晶弹性体。为此，研究人员将配备原位激光固化模块的激光直写设备与数字光固化设备集成，设计出混合3D打印系统。其中，数字光固化设备用于为复杂结构制造可去除的支架，激光直写设备则用于复杂结构制备。打印过程需解决两个问题：一是液晶弹性体油墨在挤出后需快速固化，二是用于液晶弹性体固化的光不能使数字化光固化油墨聚合。为此，实验中加入三官能丙烯酸酯基交联剂，制成可激光固化和室温打印的液晶弹性体油墨，以实现快速光聚合；同时，选用波长为450 nm的激光，并在墨水直写和数字光固化过程中采用两种不同的光引发剂，保证激光直写结构固化的同时，避免了数字光固化油墨的聚合。利用上述系统，制造出混合有源晶格、具有可调稳定性的致动器、三维液晶弹性体晶格等结构，驱动应变高达40%。

这种混合3D打印系统在软体机器人、智能结构、活性超材料和智能可穿戴设备等领域有广泛的应用潜力。

论文：4D Printing of Freestanding Liquid Crystal Elastomers via Hybrid Additive Manufacturing