多材料4D打印软体驱动器

多模态可控变形

嵌入改性形状记忆聚合物中间层，兼具应力释放驱动与气动快速驱动，实现顺序变形和可逆变形。

Hang, Zhang · Shu, Huang · Youqing, Zhang · Zhengqi, Qian · 盛杰 · 章俊辉 · Agyenim-Boateng, Emmanuel · 朱明亮 · 周建忠

Chemical Engineering Journal 2025

技术优势

兼容应力与气动驱动

改性SMP中间层在提供应力释放驱动的同时，作为连接层解决了传统多材料驱动器的气密性问题，使气动快速驱动成为可能。

顺序变形可控

通过局部控制预拉伸SMP的嵌入位置，可以实现顺序变形，从而按预定顺序执行多个动作。

可逆变形

银纳米线电热层的分布控制使得驱动器能够实现可逆变形，适合需要重复动作的应用。

用于多功能设备

利用该驱动器设计制造了可折叠展开装置和具备多模态操作能力的抓手，验证了其在实际应用中的可行性。

应用场景

• 软体机器人：用于软体机器人实现顺序和可逆驱动，提升多任务适应能力。
• 4D打印器件：展示4D打印在制造多模态可变形器件方面的能力。
• 柔性执行器：提供一种同时具备应力释放和气动驱动的柔性执行器，解决气密性问题。
• 柔性器件：通过多材料集成实现可折叠展开的柔性器件，拓展应用场景。
• 智能材料：利用形状记忆聚合物和银纳米线的智能响应特性实现可控变形。