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  4D打印形狀記憶聚合物(SMPs)作為一種智能高分子材料，可以通過非共價(jià)相互作用固定臨時(shí)形狀，并在外部刺激（熱、光、電、磁、pH和水等）恢復(fù)到永久形狀。它在智能器件、仿生設(shè)備、智能穿戴、生物醫(yī)學(xué)和航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，近年來引起了廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的4D可打印聚合物產(chǎn)品通常難以實(shí)現(xiàn)自修復(fù)、形狀記憶和可回收等多功能應(yīng)用，且存在材料功能與種類單一、4D打印及其打印制品力學(xué)性能差等問題，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

  針對上述問題，鄭州大學(xué)工程塑料研究室開發(fā)了一系列長碳鏈聚酰胺彈性體（TPAE）（Prog. Polym. Sci. 2022, 126, 101506），并研究了其單向多重/可逆雙向形狀記憶性能（Macromol. Rapid Commun. 2022, 44, 2200693），形狀記憶TPAE的熔融縮聚（Macromol. Mater. Eng. 2022, 4, 2200547）、反應(yīng)擠出（高分子材料科學(xué)與工程, 2021, 37, 14）等合成方法及其反應(yīng)動力學(xué)，熱、電、濕度等多響應(yīng)形狀記憶TPAE及其納米復(fù)合材料（Compos. Commun. 2022, 35, 101280; JMR&T. 2024, 29, 1016; Mater. & Design 2023, 1, 112438; JMR&T. 2023, 26, 5059），可應(yīng)用于FDM、SLS等3D/4D打印的形狀記憶TPAE（Adv. Mater. Technol. 2023, 4, 2202066; J. Manuf. Process. 2023, 92, 1570）。

圖1. （a）sPUUA彈性體的合成路線；（b）自修復(fù)機(jī)理；（c）FDM打印線材的制備流程

  總結(jié)，該新型4D打印sPUUA彈性體材料具有合成工藝簡單、反應(yīng)周期短的優(yōu)勢。此外，多重動態(tài)鍵的引入使其線材擠出粘度可控、打印不翹曲、有效改善了打印制品的力學(xué)性能和打印精度，同時(shí)表現(xiàn)出自修復(fù)、形狀記憶、可重構(gòu)性和可回收性等多功能特性（圖4），在多功能轉(zhuǎn)換器、生物醫(yī)學(xué)、軟體機(jī)器人和航空航天等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

  論文信息：

  Self-Healing and shape memory reconfigurable Poly(urethane-urea-amide) elastomers containing multiple dynamic bonds for improving performance of 4D printout.

  Zhen Li, Ziwei Cao, Qianlong Zhao, Shuxiang Mei, Yuancheng Zhang,* Wei Zhao, Xin Li, Xiaomeng Zhang, Zhe Cui, Peng Fu, Xinchang Pang, Minying Liu

  Chemical Engineering Journal, 2024

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149933

  全文鏈接

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149933

  https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2022.101506

  https://doi.org/10.1002/marc.202200693

  https://doi.org/10.1002/mame.202200547

  https://doi.org/10.16865/j.cnki.1000-7555.2021.0175

  https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101280

  https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.01.258

  https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112438

  https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.273

  https://doi.org/10.1002/admt.202202066

  https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.02.033