智能超材料根据热量改变刚度
随着3D打印的控制水平的提高，设计师可以将各种功能编程到材料中。这种智能超材料的使用使得罗格斯大学新不伦瑞克分校能够制造具有可变刚度的物体。材料的刚度根据其温度变化而变化，在冷却时像海绵一样柔软，在加热时更接近木材的硬度。这一发现可以为航空航天技术或医疗植入物提供新颖的设计。
这种特殊材料的显著之处在于它能够巧妙地从这些状态来回变换。因此，通过改变热量，它们可以改变它们的目的和减震水平以及刚度。根据研究人员的说法，智能超材料可以将其刚度改变100倍。这些特性和状态在室温（73°）和194°F之间变化。材料也易于模塑成各种用途。
“我们相信材料科学、力学和3D打印之间前所未有的相互作用，将为各种应用创造新的途径，这些应用将改善技术、健康、安全和生活质量。”机械和航天工程系的助理教授Howon Lee说道。
4D打印热基性能
除了刚度之外，还有另一个特征使得这个智能超材料更加有趣。研究人员已经证明了加热后变形并恢复原状的能力。与许多超材料不同，这个新材料展示了许多重新配置和转换。通常情况下，材料一旦变形就很难恢复到原来的状态。
它还可以承载自身重量的300倍。即使变形了，将其恢复到原始形状和大小也是一件简单的事情。智能超材料还显示出具有90°角等形状的能力，并能够承受相同的重量。这种特性可以使它在柔软的时候，当它能够呈现各种方便的形状时，在狭窄的空间中推动它，并使它变硬以形成阻塞或堵塞。
研究人员正在研究的其中一项功能是在航空航天领域，它可以作为轻质而耐用的机翼部件。它也可以很好地用于软机器人，其中各种3D打印的柔性设计已经获得了巨大的牵引力。无论哪种方式，4D打印有助于发现展示在属性和目的之间转换的能力的设计。 未来的研究可能会为智能超材料推出更灵活、更通用的设计。