4D打印技術因其能使3D打印結構隨時間改變形狀，而在各種應用中都受到極大關注。在所有4D打印材料中，形狀記憶聚合物（Shape Memory Polymers-SMPs）因具備更高的剛度，更快的響應速率，而被認為是最有應用前景的4D打印材料之一。然而，大多數基于SMP的4D打印材料都是通過(甲基)丙烯酸酯類樹脂形成的永久共價交聯熱固性網絡，一旦發生任何損壞則不能修復。

為了解決這一問題，新加坡科技設計大學(Singapore University of Technology and Design-SUTD)葛锜助理教授科研團隊最近開發了一種適用于高精度3D打印技術的雙網絡自修復形狀記憶聚合物(Self-healing SMP-SH-SMP)體系以實現自修復4D打印。在SH-SMP溶液中，形成SMP網絡的光敏甲基丙烯酸酯與高精度數字光處理 (Digital Light Processing - DLP) 3D打印技術具有良好的兼容性，從而可以實現高精度(最高可達30微米) 復雜結構的4D打印 (圖1a)； 而滲透在SMP網絡中的半結晶線性聚合物 - 聚己內酯（Polycaprolactone - PCL）則賦予4D打印結構自修復能力 (圖1b)。實驗表明，當PCL在SH-SMP體系中的含量高于20%時，受損結構的力學性能可以恢復到90％以上。此外，PCL含量也極大的影響了SH-SMP溶液的黏度。為了研究SH-SMP溶液粘度對DLP 3D打印過程的影響，該團隊還同新加坡科技研究局(A*Star) 高性能計算研究院（Institute of High Performance Computing - IHPC）合作，通過計算流體動力學（CFD）模擬求得DLP 3D打印所能接受的最高溶液粘度，用以指導SH-SMP溶液的配制。

圖1. 雙網絡自修復4D打印形狀記憶聚合物。

該項研究被發表在了最新一期的ACS Applied Materials & Interfaces上，新加坡科技設計大學博士后（現西北工業大學柔性電子研究院副教授）張彪和博士生研究生張旺為論文共同第一作者。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b00359

來源：高分子科學前沿