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8月17日發表在新一期美國《科學進展》雜志上的研究顯示,中國香港城市大學呂堅教授研究組首次實現了陶瓷4D打印。這種新技術有望應用于太空探索、電子產品和航空發動機制造等領域。4D打印,就是在3D打印基礎上增加了時間維度。4D打印直接將設計內置到物料當中,讓材料在設定的時間自動變形為所需要的形狀,且可隨時間變化。與3D打印相比,4D打印對材料有更高要求; 呂堅研究組的這種打印技術采用復合彈性體陶瓷材料,完成了從3D打印到結構可變形的過程,實現了陶瓷折紙結構的打印和4D陶瓷打印。他們采用成本較為低廉的“墨水直寫技術”,用二氧化鋯納米顆粒摻雜的聚二甲基硅氧烷復合材料,構建出3D彈性體結構。這種結構柔軟且具有彈性,可拉伸至超過本身3倍的長度,并可使用金屬絲讓其折疊變形,形成蝴蝶、悉尼歌劇院、玫瑰、裙子等折紙結構。
金屬材料通過有針對性的折疊可展現全新的屬性,雖然這僅是金屬微觀結構上的錯位,不到百萬分之一毫米,但對性能影響很大。現在,德國埃朗根—紐倫堡大學愛德曼·斯比克教授研究團隊在石墨烯中找到了一種直接接觸和移動這種錯位的方法,這也為研究石墨烯納米結構材料和拓展其性能鋪平了道路。該研究已于近日發表在《科學進展》雜志上,研究人員*初對石墨烯抵抗機械應力的能力感到驚訝,設想在只有兩層碳原子試樣上用針尖施壓,大多數材料都無法承受,但石墨烯畢竟是機械耐久性的世界紀錄保持者,這使得研究人員能夠用細鎢尖針接觸材料表面并移動錯位。只有通過這種方式,科學家才能證明錯位基本理論,同時也能獲得關于錯位如何相互影響和相互作用的新見解。