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4D Multimaterial Printing of Programmable and Selective Light‐Activated Shape‐Memory Structures with Embedded Gold Nanoparticles

材料科学 形状记忆聚合物 变形 3D打印 形状记忆合金 光热效应 光热治疗 形状变化 执行机构 胶体金 数字光处理 微型加热器 等离子体子 纳米技术 智能材料 纳米颗粒 光电子学 制作 复合材料 计算机科学 人工智能 病理 替代医学 生物 投影机 进化生物学 医学
作者
Wang Yu,Ela Sachyani Keneth,Alexander Kamyshny,Giulia Scalet,Ferdinando Auricchio,Shlomo Magdassi
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
卷期号:7 (5) 被引量:27
标识
DOI:10.1002/admt.202101058
摘要

Abstract 4D printing is based on 3D printing of objects that can change their shape upon a proper triggering. Here, a novel approach is reported for fabricating programmable 3D printed objects composed of shape‐memory polymers (SMPs) that are activated by light. The light activation of the movement and shape morphing are based on combining gold nanoparticles (AuNPs) as photothermal converters with acrylate‐based printing compositions that form an SMP with tunable transition temperatures. The shape change of the printed objects is triggered by remote irradiation with a low‐cost LED light at a wavelength specific to the surface plasmon resonance of the embedded AuNPs. The light is converted to heat which enables the shape transition when the temperature reaches the T g of the polymer. Excellent SMP properties are achieved with shape fixity and recovery ratios over 95%. This material composition and triggering approach enable fabricating programmable light‐activated 3D printed structures with a dual transition while tuning the concentration. Furthermore, numerical simulations performed by finite‐element analysis result in the excellent prediction of the shape‐memory recovery. The presented approach can be applied in remotely controlling morphing, mainly for applications in the fields of actuators and soft robotics.
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