加州大学圣地亚哥分校 研究人员还研究了由两层不同性质的LCE制成的3D打印结构，并表明这给了这种材料更多的驱动自由度
研究人员还用这种材料印刷了点阵结构，这种材料可以用于医疗应用
学分:加州大学圣地亚哥分校 一种新的三维打印方法将使制造和控制软机器人、人造肌肉和可穿戴设备变得更加容易
加州大学圣地亚哥分校的研究人员表示，通过控制液晶弹性体(LCE)的印刷温度，他们可以控制材料的硬度和收缩能力——也称为驱动程度
更重要的是，他们能够通过加热改变同一种材料不同区域的硬度
作为概念的证明，研究人员用一种墨水在一个单独的印刷品上进行三维打印，这些结构的刚度和驱动力从0%到30%不等
例如，LCE结构的一个区域可以像肌肉一样收缩；另一种可以是柔性的，比如肌腱
这一突破是有可能的，因为研究小组仔细研究了LCE，以更好地理解它的材料特性
该团队由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院机械与航空航天工程系教授蔡胜强领导，在9月20日的会议上详细介绍了他们的工作
25期《科学进展》
生物和自然中的例子启发研究人员创造了这种具有不同驱动程度的材料
除了肌肉和肌腱的结合之外，研究人员还从乌贼的喙中获取线索，乌贼的喙在顶端非常坚硬，但在与乌贼嘴相连的地方更柔软，可塑性更强
该论文的第一作者、博士王子骏说:“三维打印是制作如此多不同东西的一个很好的工具——现在更好的是，我们可以打印出在某种刺激下(在这种情况下是热)可以收缩和变硬的结构。”
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蔡课题组学生
了解材料属性 为了了解如何调整LCE的材料属性，研究人员首先非常仔细地研究了这种材料
他们确定印刷的LCE细丝是由一个壳和一个核组成的
印刷后外壳迅速冷却，变得更坚硬，而内核冷却更慢，保持更好的延展性
研究人员3D打印了由两层不同性质的LCE制成的结构，并表明这给了这种材料更多的驱动自由度
研究人员还用这种材料印刷了点阵结构，这种材料可以用于医疗应用
学分:加州大学圣地亚哥分校 因此，研究人员能够确定如何改变印刷过程中的几个参数，特别是温度，以调整LCE的机械性能
简而言之，印刷温度越高，材料越柔韧
LCE墨水的制备需要几天时间，而实际的三维打印只需1到2个小时，这取决于被打印的结构的几何形状
蔡教授说:“根据纤维的特性和印刷参数之间的关系，可以很容易地构造出具有渐变材料特性的结构。”
改变三维打印结构的温度 例如，研究人员在40摄氏度(104华氏度)下打印了一个LCE圆盘，并在热水中将其加热到90摄氏度(194华氏度)
圆盘变形为圆锥形
但是一个由不同温度(例如40摄氏度，然后80摄氏度，然后120摄氏度)印刷的区域组成的LCE圆盘，在加热时变形为完全不同的形状
研究人员还研究了由两层不同性质的LCE制成的三维打印结构，并表明这给了这种材料更多的驱动自由度
研究人员还用这种材料印刷了点阵结构，这种材料可以用于医疗应用
最后，作为概念的证明，该团队3d打印了一个他们在3d打印过程中调整过的LCE管，并显示出当在大约94℃(201℉)的高温下启动时，它可以比具有同质特性的常规LCE管粘附在刚性玻璃板上更长时间
这可能导致更好的机器人脚和抓手的制造
这种材料的驱动不仅可以在热水中激活，还可以通过向LCE注入热敏粒子或吸收光并将其转化为热量的粒子来激活——从黑色墨水粉末到石墨烯的任何东西
另一种机制是用嵌入LCE的产生热量的电线三维打印这些结构
接下来的步骤包括找到一种更精确、更有效地调整材料性能的方法
研究人员还致力于修改油墨，使印刷结构可以自我修复，重新编程，并可回收利用
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