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Engineering stimuli-responsive shape-morphing through high-resolution 4D printing
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AI
DOI：10.1002/rpm2.70025.png)
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摘要
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4D打印通过实现能够响应环境刺激的动态形状变形结构，扩展了传统的增材制造（AM）。然而，传统4D打印的空间分辨率常受限于喷嘴尺寸、激光光斑直径和材料流变学，限制了其在精密工程应用中的采用。高分辨率4D打印将微/纳米尺度增材制造技术与亚100微米至亚100纳米的结构分辨率及刺激响应智能材料相结合，已作为一种有前景的解决方案出现以应对这些挑战。过去十年间，该方法在软体机器人、生物医学设备、柔性电子和微流控系统等领域取得了显著进展。本文综述了高分辨率4D打印的最新进展，重点阐述了数字光处理、PolyJet、投影微立体光刻、双光子聚合和直接墨水书写等关键打印技术。同时考察了多种智能材料，包括形状记忆聚合物、水凝胶、液晶弹性体和复合体系，以及它们的外部刺激，如热、光、湿度和磁场。此外，还讨论了高分辨率4D打印所驱动的工程应用。最后，该综述强调了当前在材料开发、结构设计、驱动速度和可扩展制造方面的挑战，并提供了未来展望以促进进一步研究并加速高分辨率4D打印技术的产业化转化。
Keyword:
additive manufacturing
high-resolution 4D printing
micro/nanoscale fabrication
shape-morphing structures
stimuli-responsive materials
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