跨学科团队致力于4-D打印金属和合金

德克萨斯A&M大学材料科学与工程系和工业和系统工程部的一组研究人员正在与4-D印刷镍钛形状记忆合金合作。

研究小组由易卜拉汉姆·卡拉曼博士、部门负责人和雪佛龙教授本人组成；RaymundoArrhararYahve博士，副教授，材料科学与工程；JiMa博士，助理研究科学家，TexasA&M工程实验站；AlaaElwany博士，工业和系统工程助理教授。

埃尔瓦尼说：“我们的目标是实现制造‘智能’单片金属结构的能力，这种金属结构将随着时间的推移对刺激做出反应，并且在同一部分内具有不同的位置依赖性刺激反应。”“在我们的例子中，这是在受到温度刺激时保持它们原来的形状。”

这些结构被认为是“智能的”，因为它们可以根据需要改变它们的物理形状或特性，比如施加温度变化或磁场。

“在这种情况下，我们的材料有一个‘记住’的形状，”马说。“如果你把它弯曲变形，经过加热，材料就会回复到原来的形状。”

虽然在该领域进行了其它工作，但是在加热到一个特定温度之后，先前测试的材料返回到所记忆的形状。小组的工作现在使同一零件的不同零件能够在不同的温度下返回。这提供了创建能够在不同温度下呈现多个不同形状的设备的能力。

由于从3-D打印过程中使用的各种处理参数产生的特性，团队还在过去的工作中扩展到超出简单的材料形状，例如线，以更复杂的形状。作为它们的研究的结果，这是具有多个可编程形状的第一时间复杂材料是可能的。

"下一步是实际开发用于形状和功能的设计的框架,并且从设计规范中确定所需的材料和加工条件,""这是一个非常困难的问题，需要大量开发新的计算、实验和统计工具，并且我们有团队执行。"说...

卡拉曼说：“我们为解决这一具有挑战性的问题而组建的团队包括形状记忆合金、材料加工、添加剂制造以及计算材料和工艺设计方面的专家。”“通过控制结构的局部特性并对功能进行分级，我们采用传统的3D打印工艺将其转换为4D打印技术。”.

作为其工作的结果，在空间和航空工业中，卫星太阳能电池板将具有展开和展开的多个阶段的可能性，而不是简单地打开或关闭。在医疗行业中，植入物可以具有在不同时间或温度下展开或改变形状以允许更复杂的手术插入或放置的装置。在智能锁或开关上，更多的模拟控制是可能的，例如音量旋钮，而不是单个打开或关闭按钮。