智能仿珍珠母有机-陶瓷复合材料的 4D 打印
应用物理
2023-03-17 v1 软凝聚态物质
摘要
形状记忆聚合物的增材制造近年来因在生物医学与航空航天等各行各业的广泛潜在应用而备受关注。然而，聚合物的机械性能（特别是刚度与强度）常阻碍其在力学要求严苛的应用（如结构材料）中使用。本工作中，我们制备了具有共价自适应网络的仿珍珠母复合材料，其可实现快速且无机械损耗的自愈合、再成形与形状记忆能力。我们展示了一种新颖的直接书写 4D 打印策略，用于打印基于氧化铝片层与玻璃体（vitrimer）的智能仿珍珠母有机-陶瓷复合材料，其拉伸强度与刚度分别较原始玻璃体提高至多 3.3 倍与 26.7 倍。据我们所知，我们首次提出一种单步 4D 打印工艺用于仿珍珠母复合材料，其利用悬浮液铺展使微米级氧化铝片层沿同一平面取向，并借助溶剂蒸发诱导单体缩聚，从而在悬浮液挤出后形成乙烯基脲玻璃体（vinylogous urethane vitrimer）。本工作提出了一种在常温打印条件下的简便直接书写 4D 打印策略，为面向多行业需求的智能有机-陶瓷复合材料自适应增材制造奠定基础。
引用
@article{arxiv.2303.09326,
title = {4D-Printing of Smart, Nacre-Inspired, Organic-Ceramic Composites},
author = {Benedikt F. Winhard and Philipp Haida and Alexander Plunkett and Julian Katz and Berta Domènech and Volker Abetz and Kaline P. Furlan and Gerold A. Schneider},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.09326},
year = {2023}
}