Direct 4D printing of ceramics driven by hydrogel dehydration

陶瓷 3D打印 材料科学 烧结 制作 墨水池 数字光处理 泥浆 弹性体 复合材料 纳米技术 计算机科学 投影机 医学 替代医学 病理 计算机视觉
作者
Rong Wang,Chao Yuan,Jianxiang Cheng,Xiangnan He,Haitao Ye,Bingcong Jian,Honggeng Li,Jiaming Bai,Qi Ge
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 758-758 被引量:92
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45039-y
摘要

4D printing technology combines 3D printing and stimulus-responsive materials, enabling construction of complex 3D objects efficiently. However, unlike smart soft materials, 4D printing of ceramics is a great challenge due to the extremely weak deformability of ceramics. Here, we report a feasible and efficient manufacturing and design approach to realize direct 4D printing of ceramics. Photocurable ceramic elastomer slurry and hydrogel precursor are developed for the fabrication of hydrogel-ceramic laminates via multimaterial digital light processing 3D printing. Flat patterned laminates evolve into complex 3D structures driven by hydrogel dehydration, and then turn into pure ceramics after sintering. Considering the dehydration-induced deformation and sintering-induced shape retraction, we develop a theoretical model to calculate the curvatures of bent laminate and sintered ceramic part. Then, we build a design flow for direct 4D printing of various complex ceramic objects. This approach opens a new avenue for the development of ceramic 4D printing technology.
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