3D 打印致动器：可逆性、弛豫与棘轮效应
软凝聚态物质
2020-09-01 v1 应用物理
摘要
增材制造力求将任意材料组合成三维功能结构与器件，最终开启 3D 打印机器的可能性。致动此类器件仍然困难，从而将 3D 打印机器的范围限制在无源器件，或必须集成以不同方式制造的外部致动器。在此我们探索 3D 打印的热塑性塑料/导体双层结构，其可通过流经导电面的外部可控电流引起的差热而致动。我们揭示了此类致动器的功能，并表明它们允许在一次成型中 3D 打印在阶跃施加电压下向前推进的简单柔性机器人结构。此外，利用非导电塑料部件在高温下的热塑性，我们展示了强驱动如何导致不可逆变形——一种 4D 打印形式——这也扩大了致动器的线性响应范围。最后，我们展示了如何利用此类热塑性弛豫来累积塑性变形，并通过交替驱动双层的两层获得非常大的变形；我们称之为棘轮效应。我们的策略可扩展且广泛适用，并为任意结构与机器的可逆致动和不可逆 4D 打印开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.1909.08170,
title = {3D Printed Actuators: Reversibility, Relaxation and Ratcheting},
author = {Song-Chuan Zhao and Mariska Maas and Kaspar Jansen and Martin van Hecke},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.08170},
year = {2020}
}